| 摘要 | 第5-8页 |
| Abstract | 第8-11页 |
| 1 文献综述 | 第15-45页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第15-16页 |
| 1.2 鼓泡塔流体力学行为 | 第16-21页 |
| 1.2.1 宏观流体动力学行为及流型 | 第16-17页 |
| 1.2.2 气泡动力学 | 第17-19页 |
| 1.2.3 气液相间作用力 | 第19-21页 |
| 1.2.4 气泡聚并与破碎 | 第21页 |
| 1.3 气液两相流数值模拟方法 | 第21-35页 |
| 1.3.1 气液直接数值模拟方法 | 第22-30页 |
| 1.3.2 欧拉-拉格朗日方法 | 第30-31页 |
| 1.3.3 欧拉-欧拉模型 | 第31-34页 |
| 1.3.4 混合物模型 | 第34-35页 |
| 1.4 复杂几何结构处理 | 第35-38页 |
| 1.5 GPU并行计算 | 第38-41页 |
| 1.6 本论文研究思路及内容 | 第41-45页 |
| 2 微介尺度气液两相流的直接数值模拟 | 第45-69页 |
| 2.1 相场模型 | 第45-46页 |
| 2.2 基于LBM的相场模型 | 第46-51页 |
| 2.2.1 单松弛时间LBM模型 | 第46-49页 |
| 2.2.2 多松弛时间LBM模型 | 第49-51页 |
| 2.3 算法流程 | 第51-52页 |
| 2.4 模型验证 | 第52-55页 |
| 2.4.1 静态气泡数值测试 | 第52-54页 |
| 2.4.2 毛细波数值测试 | 第54-55页 |
| 2.5 单气泡上升 | 第55-61页 |
| 2.5.1 气泡形貌 | 第55-56页 |
| 2.5.2 单气泡上升轨迹与流场 | 第56-60页 |
| 2.5.3 单气泡上升终端速度 | 第60-61页 |
| 2.6 双气泡运动行为 | 第61-64页 |
| 2.6.1 初始竖直放置的双气泡上升过程 | 第61-62页 |
| 2.6.2 初始水平放置的双气泡上升过程 | 第62-64页 |
| 2.7 气泡群运动 | 第64-66页 |
| 2.8 本章小结 | 第66-69页 |
| 3 实验室规模的鼓泡塔内气液两相流模拟 | 第69-101页 |
| 3.1 LBM-混合物模型的发展现状 | 第69-70页 |
| 3.2 数学模型 | 第70-77页 |
| 3.2.1 气液混合物模型 | 第70页 |
| 3.2.2 气液相间作用力模型 | 第70-71页 |
| 3.2.3 湍流模型 | 第71-72页 |
| 3.2.4 气泡诱导湍流 | 第72-73页 |
| 3.2.5 壁面函数法 | 第73页 |
| 3.2.6 简化的混合物模型 | 第73-74页 |
| 3.2.7 投影算法 | 第74页 |
| 3.2.8 LBM-混合物模型求解算法 | 第74-76页 |
| 3.2.9 求解步骤 | 第76页 |
| 3.2.10 计算设置 | 第76-77页 |
| 3.3 中心进气准二维鼓泡塔模拟 | 第77-92页 |
| 3.3.1 网格无关性验证 | 第78-79页 |
| 3.3.2 瞬态模拟结果 | 第79-81页 |
| 3.3.3 时均模拟结果 | 第81-84页 |
| 3.3.4 相间滑移速度的影响 | 第84-88页 |
| 3.3.5 湍流模型的影响 | 第88-92页 |
| 3.4 偏心进气准二维鼓泡塔模拟 | 第92-98页 |
| 3.4.1 瞬态模拟结果 | 第93-96页 |
| 3.4.2 时均模拟结果 | 第96-98页 |
| 3.5 本章小结 | 第98-101页 |
| 4 气液反应器复杂边界流动模拟 | 第101-131页 |
| 4.1 搅拌釜模拟简介 | 第101-104页 |
| 4.2 数学模型 | 第104-108页 |
| 4.2.1 多松弛时间格子波尔兹曼方法 | 第104-106页 |
| 4.2.2 浸入边界法 | 第106页 |
| 4.2.3 大涡模拟 | 第106-108页 |
| 4.3 求解算法 | 第108页 |
| 4.4 程序实现 | 第108-112页 |
| 4.4.1 NVIDIA Tesla C2050 GPU卡简介 | 第108-109页 |
| 4.4.2 基于LBM-IBM的CUDA编程 | 第109-112页 |
| 4.5 单层Rushton桨搅拌釜流动模拟 | 第112-128页 |
| 4.5.1 模拟设置 | 第113页 |
| 4.5.2 GPU加速 | 第113-116页 |
| 4.5.3 瞬态模拟结果 | 第116-123页 |
| 4.5.4 时均模拟结果 | 第123-128页 |
| 4.6 本章小结 | 第128-131页 |
| 5 LBM模拟工业规模鼓泡塔湍流问题的初探 | 第131-149页 |
| 5.1 LBM耦合显式求解标准k-ε模型收敛性研究 | 第131-143页 |
| 5.1.1 LBM耦合显式求解RANS模型研究现状 | 第131-132页 |
| 5.1.2 标准k-ε模型 | 第132-133页 |
| 5.1.3 k-ε模型数值处理方法 | 第133-134页 |
| 5.1.4 模拟对象以及初边值条件 | 第134-135页 |
| 5.1.5 碰撞模型的影响 | 第135-138页 |
| 5.1.6 人工数值限制的影响 | 第138-139页 |
| 5.1.7 标准k-ε模型产生项计算方法的影响 | 第139-140页 |
| 5.1.8 计算结果 | 第140-143页 |
| 5.2 LBM耦合隐式求解RANS模型加速研究 | 第143-147页 |
| 5.2.1 时空异步多尺度方法 | 第144页 |
| 5.2.2 时空异步多尺度算法验证 | 第144-147页 |
| 5.3 本章小结 | 第147-149页 |
| 6 结论与展望 | 第149-153页 |
| 6.1 主要工作与结论 | 第149-151页 |
| 6.2 研究展望 | 第151-153页 |
| 符号表 | 第153-159页 |
| 参考文献 | 第159-171页 |
| 个人简历及发表文章目录 | 第171-173页 |
| 致谢 | 第173-174页 |
