复杂微通道内非混相驱替过程的格子Boltzm ann方法∗

臧晨强 娄钦

(上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093)

复杂微通道内非混相驱替过程的格子Boltzm ann方法∗

臧晨强 娄钦†

(上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093)

(2017年1月10日收到;2017年5月4日收到修改稿)

本文采用改进的基于伪势模型的格子Boltzmann方法研究复杂微通道内的非混相驱替问题.这种方法克服了原始伪势模型中计算结果对网格步长的依赖.首先用Lap lace定律验证模型的正确性,然后用该方法研究壁面润湿性、粗糙结构、黏性比以及距离对非混相驱替过程的影响.模拟结果表明：与壁面粗糙结构和黏性比相比,壁面润湿性的影响是决定性的因素.随着接触角的增加,驱替效率增加,当接触角大于某一值后,驱替效率不再变化;随着黏性比的增加,驱替效率增加;而壁面粗糙性对驱替过程的影响较复杂,只有凸起半圆的半径在一定范围内增加时,驱替效率增加;距离较小时将促进驱替过程.

非混相驱替,格子Boltzmann方法,驱替效率,驱替时间

1 引 言

非混相驱替过程是一个重要的研究课题,广泛存在于日常生活和工业生产中,例如土壤中的非水相液体的运输、聚合物电解质膜燃料电池的气体扩散层中水的输运、石油的采集等.该问题是一个典型的接触线问题,涉及复杂的流体-流体间相互作用力和流体-固体间相互作用力.因此,尽管很多学者关注到了这类问题[1-21],但是目前的研究尚不完善.

一些研究者采用宏观方法和实验方法研究非混相驱替问……