多孔介质流动及传热的格子Boltzmann方法研究

基于随机四参数生长法构造不同孔隙度的多孔介质,采用稀疏矩阵存储方式存储内部流体节点、流固边界节点及物理边界节点.通过顶盖驱动流和方腔自然对流验证了格子Boltzmann方法处理多孔介质的传热问题的可行性.基于格子Boltzmann耦合传热模型,计算得到复杂多孔介质内的速度及温度分布云图,对多孔介质内的速度、温度与迭代时间及孔隙度的关系作了详细的分析.结果表明:多孔介质中速度和温度分布受孔隙度影响,相同压力梯度下,平均速度随着孔隙度的增加而增大;孔隙度相同时,平均速度随着压力梯度的增加而增大.相同温差条件下,随着孔隙度的增大,多孔介质中对流传热达到稳态的时间逐渐减小;多孔介质内最大温度出现在高温壁面处,靠近高温壁面的孔隙度越大,高温部分体积越大.相同条件下,孔隙度越小,多孔介质的平均温度越低.