格子Boltzmann方法求解参与性介质中的辐射传热

摘要

近年来，格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann method，LBM)在流体流动和热传递问题中得到了大量应用。利用LBM来处理能量方程，特别是依靠被动标量法(PassiveScalar Approach)来求解，认为LBM是最容易操作的方法。然而，完全使用LBM来求解辐射传递方程仍然属于起步阶段。　　LBM因为其物理意义清晰、处理过程容易，并且非常适合并行计算，所以近些年来被学者和工程人员大量使用。本文利用LBM求解二维直角坐标系下的方形炉的辐射传热问题。为了消除天顶角对求解结果的影响，采用了比传统计算二维系统更多的离散速度数，从而达到提高计算精度的目的。通过计算一系列衰减系数对应的辐射热流和发射辐射力，并把结果与FVM计算结果进行比较，证明利用LBM求解二维辐射传热问题正确可行。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 格子Boltzmann方法的研究背景和意义

1．2．1 格子Boltzmann的研究背景

1．2．2 格子Boltzmann方法的特点

1．3 格子Boltzmann方法的发展和应用

1．3．1 格子Boltzmann方法的发展

1．3．2 格子Boltzmann方法的应用

1．4 本章小结及本文的工作

第二章 格子Boltzmann方法的基本原理和模型

2．1 格子气自动机

2．1．1 基本思想

2．1．2 HPP模型

2．1．3 FHP模型

2．1．4 LGA的宏观动力学

2．2 从格子气自动机到格子Boltzmann方程

2．2．1 基于LGA的格子Boltzmann方法

2．2．2 独立于LGA的LBE

2．3 多松弛模型

2．4 格子Boltzmann方法的边界条件

2．5 LBF的程序结构

2．6 本章小结

第三章 参与性介质内辐射传热的格子Boltzmann方法模拟

3．1 物理模型介绍

3．2 热辐射传递方程及其特性

3．2．1 辐射传递方程

3．2．2 辐射边界条件

3．3 格子Boltzmann方法求解二维辐射传递方程

3．4 本章小结

第四章 计算结果与分析

4．1 误差分析

4．2 验证LBM模拟辐射传热的正确性

4．3 格子参数对辐射求解的影响

4．3．1 节点个数的影响

4．3．2 离散速度数的影响

4．4 衰减系数的影响

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

个人简历