Моделирование тепломассопереноса в среде с фазовыми переходами методом решеточных уравнений Больцмана
Куперштох А.Л., Медведев Д.А., Грибанов И.И.

Предложен новый способ учета тепломассопереноса для моделирования течений в среде с фазовыми переходами жидкость--пар методом решеточных уравнений Больцмана (Lattice Boltzmann Equation, LBE). При наличии границ раздела фаз необходимо рассматривать уравнение переноса энергии. Для этого вводится второй комплект функций распределения LBE в форме пассивного скаляра, описывающего перенос внутренней энергии. Для устранения паразитной диффузии энергии на границах раздела фаз с большим скачком плотности введены специальные ``псевдосилы'', удерживающие пассивный скаляр от разлета. В уравнении энергии учитываются теплопроводность и работа сил давления. Для того чтобы метод LBE остался методом сквозного счета границ раздела фаз, выделение и поглощение скрытой теплоты фазового перехода учитывается в уравнении энергии во внутренней области тонкого переходного слоя от жидкости к пару. Рассмотрен ряд простейших тестов, демонстрирующих все аспекты рассматриваемых процессов. Показано выполнение галилеевской инвариантности и подобия процессов теплопроводности. Метод имеет малую схемную диффузию внутренней энергии и может быть применен для моделирования широкого класса течений двухфазных сред с тепломассопереносом.

Ключевые слова: метод решеточных уравнений Больцмана, фазовые переходы, динамика многофазных сред, тепломассоперенос, мезоскопические методы, компьютерное моделирование.

Название статьи, аннотация и ключевые слова на английском языке

  • Куперштох А.Л. – Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН), просп. Лаврентьева, 15, 630090, Новосибирск; д.ф.-м.н., зав. лабораторией, e-mail: skn@hydro.nsc.ru
  • Медведев Д.А. – Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН), просп. Лаврентьева, 15, 630090, Новосибирск; к.ф.-м.н., ст. науч. сотр., e-mail: dmedv@hydro.nsc.ru
  • Грибанов И.И. – Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, механико-математический факультет, ул. Пирогова, 2, 630090, Новосибирск; студент, e-mail: igor1215@gmail.com