吸收过程Rayleigh对流现象模拟的格子Boltzmann方法

摘要

在相际传质过程中,由于物质在相界面上的传递而导致相界面上产生密度梯度,从而引发Rayleigh对流.在静止甲醇吸收CO2的气液传质过程中,通过在液相自由表面上引入表达浓度扰动的随机扰动点模型和处理流场的对称外推边界,本文建立了用于模拟液相中二维非稳态Rayleigh 对流的带有双分布模型的格子Boltzmann 方法.模拟结果显示,随机扰动点模型存在一个合适的模型参数取值区间,在该区间内平均液相传质系数与模型参数的取值基本无关;当溶质扩散距液相表面的距离超过一定的临界值并借助于扰动,Rayleigh 对流开始发生;模拟得到的浓度分布图与采用纹影技术获得的密度驱动羽状对流结构完全一致;当Rayleigh 对流时发生间小于100 秒时,增强因子的模拟值与文献实验值吻合良好,且从增强因子的大小可以看出Rayleigh 对流大大提高了传质速率.