基于相场格子Boltzmann方法的相间传质模拟

来源：计算力学学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：崔嘉,秦妍,董波,周训,张雅瑾,李维仲

单位：大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024,河南科技大学 车辆与交通工程学院, 洛阳 471003,大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 能源与动力学院, 海洋能源利用与节能教育部重点实验室, 大连 116024

摘要：相间传质在科学、工程和技术领域广泛存在。为了研究静态和动态情况下不混溶两相之间的相间传质过程,本文将连续组分传输模型与相场格子玻尔兹曼方法结合,构建了一个适用于模拟具有大密度比两相流系统相间传质过程的格子Boltzmann多相模型。该模型通过在碰撞过程引入源项和相界面处引入传质通量,保证相界面上的通量连续性。随后通过模拟静止相界面传质问题和毛细管驱替与传质过程验证了传质模型的正确性。和现有模型相比,本文提出的模型在模拟相间传质过程中可以保证相界面传质通量具有较高的精度。随后,本文模拟了多孔介质内相间传质过程,并对多孔介质内两相传质通量的变化原因和影响因素进行深入研究。研究结果表明,根据相界面传质通量的变化可以将多孔介质中相间传质过程划分为两个阶段。第一阶段相界面总传质通量随界面处浓度梯度迅速减小;第二阶段的总传质通量曲线与单位相界面速度曲线的变化趋势高度一致。

关键词：相间传质,两相流,格子玻尔兹曼方法,相场模型,多孔介质,

基金资助：河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(222102220033)资助项目.