| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 1 Introduction | 第26-36页 |
| 1.1 Background | 第26-35页 |
| 1.2 Objectives | 第35-36页 |
| 2 Numerical Methods | 第36-90页 |
| 2.1 Lattice Boltzmann Method | 第36-40页 |
| 2.1.1 Evolution of Lattice Boltzmann Method | 第36-37页 |
| 2.1.2 Distribution Functions | 第37-38页 |
| 2.1.3 Velocity Space | 第38页 |
| 2.1.4 Boltzmann Equation | 第38-39页 |
| 2.1.5 BGK Collision Operator | 第39-40页 |
| 2.2 Discrete Boltzmann equation from the Boltzmann equation | 第40-49页 |
| 2.2.1 The equilibrium distribution function for D3Q19 lattice model | 第46-49页 |
| 2.3 Lattice-Boltzmann equation from the Boltzmann equation | 第49-54页 |
| 2.3.1 Approximate Maxwell-Boltzmann Distribution Function | 第50-52页 |
| 2.3.2 Equilibrium distribution for D2Q9 Lattice Model | 第52-54页 |
| 2.4 Details on the Lattice Boltzmann method | 第54-70页 |
| 2.4.1 Chapman-Enskog expansion | 第56-67页 |
| 2.4.2 Computational Sequence | 第67-68页 |
| 2.4.3 Inclusion of external forces to the LBM | 第68-70页 |
| 2.5 Incompressible assumption | 第70-72页 |
| 2.6 Conversion of units between physical and Lattice quantities | 第72-74页 |
| 2.7 Parametrization of force | 第74-75页 |
| 2.8 The Bounce-Back Boundary condition | 第75-78页 |
| 2.9 Interaction between Solid-Fluid Boundary | 第78-79页 |
| 2.10 Immersed Boundary Method | 第79-85页 |
| 2.10.1 Coupling of Fluid and Immersed Object | 第81-83页 |
| 2.10.2 Hydrodynamics Interaction Force | 第83-85页 |
| 2.11 Particle Equation of Motion | 第85-90页 |
| 2.11.1 Hard Sphere Molecular Dynamics (HSMD) Modeling | 第87-88页 |
| 2.11.2 Lubrication Forces | 第88页 |
| 2.11.3 Hard sphere kinematics | 第88-90页 |
| 3 Particle Sedimentation Using Hybrid LBM-IBM Scheme | 第90-110页 |
| 3.1 Introduction | 第90-92页 |
| 3.2 Summary of the Lattice-Boltzmann Method | 第92-94页 |
| 3.3 Immersed Boundary Method and the Hydrodynamics Interaction Force | 第94-97页 |
| 3.3.1 Particle Hydrodynamic Force | 第94-95页 |
| 3.3.2 Force Density from the Cuboid Walls | 第95页 |
| 3.3.3 Solid-Fluid Interaction Force Modification | 第95-96页 |
| 3.3.4 Slip Velocity | 第96页 |
| 3.3.5 Porosity | 第96-97页 |
| 3.4 Numerical results and discussions | 第97-109页 |
| 3.4.1 Numerical Set Up of a Single Particle Sedimentation in a Cavity | 第97-101页 |
| 3.4.1.1 Particle Velocity and Trajectory | 第98-99页 |
| 3.4.1.2 Flow field and wake structure | 第99-101页 |
| 3.4.2 Sedimentation of 7200 Spherical Particles in a Newtonian Fluid | 第101-109页 |
| 3.5 Chapter Summary | 第109-110页 |
| 4 Transverse Harmonic Oscillation of Container Walls and the Influence on Particle-Laden Newtonian Fluid: an LBM-IBM Approach | 第110-152页 |
| 4.1 Introduction | 第110-113页 |
| 4.2 Problem Formulation and Numerical Model | 第113-115页 |
| 4.2.1 Forced Vibration of a Clamped Lamina | 第114-115页 |
| 4.2.2 Fluid-Lamina Interaction Model | 第115页 |
| 4.3 Simulation Method | 第115-124页 |
| 4.3.1 Boundary Condition and Force Density on a Stationary Wall | 第117-119页 |
| 4.3.2 Boundary Condition and Force Density on an Oscillating Wall | 第119-120页 |
| 4.3.3 Point-Particle Immersed Boundary Model | 第120-122页 |
| 4.3.3.1 Particle Hydrodynamic Force | 第121页 |
| 4.3.3.2 Wall Hydrodynamic Force | 第121-122页 |
| 4.3.4 The Finite Wall Model | 第122-123页 |
| 4.3.4.1 Contact Detection | 第122页 |
| 4.3.4.2 Contact Resolution | 第122-123页 |
| 4.3.5 Particle Model and Kinematics | 第123页 |
| 4.3.6 Model Error Comparison | 第123-124页 |
| 4.4 Configuration and Parameter Setup | 第124-131页 |
| 4.4.1 Flow Through a Channel | 第124-126页 |
| 4.4.2 Stationary Fluid in an Oscillating Cube | 第126-127页 |
| 4.4.3 Single and Multiparticle Settling in a Rectangular Box | 第127-131页 |
| 4.5 Numerical Results and Discussions | 第131-150页 |
| 4.5.1 Flow Through Stationary Channel Walls | 第131-132页 |
| 4.5.2 Grid Convergence Study | 第132-133页 |
| 4.5.3 An External Force Governed FSI | 第133-140页 |
| 4.5.3.1 Flow Dynamics in an Oscillatory Wall | 第134-137页 |
| 4.5.3.2 Structure of the Velocity Field | 第137-138页 |
| 4.5.3.3 Effect of Force Oscillation Frequency | 第138-140页 |
| 4.5.4 Single Particle Sedimentation in a Cubic Box | 第140-141页 |
| 4.5.5 Multiparticle Sedimentation | 第141-144页 |
| 4.5.5.1 Particle Dynamics in a Stationary Wall | 第142-143页 |
| 4.5.5.2 Particle Dynamics within an Oscillating Boundary | 第143-144页 |
| 4.5.6 Particles Flow Parameters | 第144-150页 |
| 4.5.6.1 Settling Velocity | 第144-148页 |
| 4.5.6.2 Velocity fluctuations | 第148-149页 |
| 4.5.6.3 Averaged flow properties | 第149-150页 |
| 4.6 Chapter Summary | 第150-152页 |
| 5 Influence of Wall Motion on Particle Sedimentation Using Hybrid LB-IBM Scheme | 第152-183页 |
| 5.1 Introduction | 第152-154页 |
| 5.2 Motivation | 第154-155页 |
| 5.3 Immersed Boundary Model | 第155-157页 |
| 5.4 Model and Parameter Setup of an Oscillating Rectangular Container | 第157-159页 |
| 5.5 Numerical results and discussions | 第159-181页 |
| 5.5.1 Effect of Side Walls Horizontal Motion | 第159-161页 |
| 5.5.2 Effect of Horizontal Walls Vertical Oscillatory Motion | 第161-163页 |
| 5.5.3 Sinusoidal oscillations of a rectangular box filled with spherical particles | 第163-164页 |
| 5.5.4 Effects of wall Motion on Many Particle Sedimentation | 第164页 |
| 5.5.5 Distribution of Particles Concentration | 第164-181页 |
| 5.5.5.1 Settling Velocity | 第168-169页 |
| 5.5.5.2 Velocity fluctuations | 第169-178页 |
| 5.5.5.3 Temporal structure of the dispersed phase | 第178-181页 |
| 5.6 Chapter Summary | 第181-183页 |
| 6 Conclusions and Future Outlook | 第183-190页 |
| 6.1 Conclusion | 第183-186页 |
| 6.1.1 Conclusion for Chapter 3 | 第183页 |
| 6.1.2 Conclusion for Chapter 4 | 第183-185页 |
| 6.1.3 Conclusion for Chapter 5 | 第185-186页 |
| 6.2 Innovation | 第186-187页 |
| 6.3 Outlook | 第187-190页 |
| References | 第190-206页 |
| Appendix | 第206-208页 |
| Publications | 第208-210页 |
| Acknowledgement | 第210页 |
