格子- Boltzmann方法模拟多孔介质内自然对流蓄热过程 图文.doc

格子- Boltzmann方法模拟多孔介质内自然对流蓄热过程_图文第34卷第2期2012年6月南昌大学学报(工科版)(Engineering&Technology)文章编号:1006-0456(2012)02-0165一03格子一Boltzmann方法模拟多孑L介质内自然对流蓄热过程万斌,罗成龙(江西省科学院能源研究所,江西南昌330029)摘要:以在高温热量存储、太阳能利用和建筑节能中有着广泛应用的多孔蓄热装置为研究对象,基于格子一Boltzmann方法(LBM)的基本原理,建立表征体元尺度(REV)上多孔介质自然对流的热流耦合方程,对多孔介质区域内的定温加热过程进行数值计算,探索了蓄热装置工作效果与多孔介质材料和内部流体特性的关系。分析获得了多孔介质渗透率和工质热膨胀率增大对多孔介质蓄热的强化作用,以及强自然对流作用下温度场分布所出现的不均匀特性。关键词:多孔介质;表征体元尺度;格子一Boltzmann;自然对流中图分类号::ANumericalSimulationofHeatStorageProcessforNaturalConvectioninPorousMediawithLattice..BoltzmannMethodWANBin,LUOCheng-long(EnergyInstituteofJiangxiAcademyofSciences,Nanchang330029,China)Abstract:Inthispaper,heatstoragedeviceswithporousmediawereinmanyareas,・temperatureheatstorage,—BolmnannMethod,,:porousmedia;REV;Lattice—Boltzmann;naturalconvection随着人类对能源的利用和消耗急剧增加能源危机的出现,迫使人们重视节能技术和开发新能源,能源储存和蓄热技术也在此背景下快速发展。多孔介同加热的过程。,而通过数值计算的手段在计算机上模拟分析多孔介质内的蓄热过程是一种廉价可行的方法。现在已经有不少学者基于传统的宏观模拟方法,以Fluent等成熟的数值模拟平台为依托对多孔蓄热装置的工作特性进行了模拟研究,得到了多孑L蓄热体工作效能的影响因素以及结构优化方法H4J。近些年来以Lattice—Boltzmann方法(LBM)为代表的介观模拟方法迅速兴起并逐渐成熟,在微尺度流动帕J、多相流o¨和多孔介质哺3等复杂流动模拟领域取得了成功。本文以其他学者的研究为基础,质材料在陶瓷、砖块金属等常见材料制备时使其内部产生相互连通的并均匀分布的空隙,以增大材料本身的热阻和比热容。其因制造成本低、蓄热效果好、适用范围广泛等优点被工业和民用领域广泛采用,如工业炉窑中所采用的多孔陶瓷蓄热器…、建筑中的多孔空心砖旧’和多孔太阳能蓄热装置p1等。多孔介质材料蓄热过程的本质是空气或其他流体在多孔骨架的空隙中,因为受热产生自然对流,并且在热流和导热的共同作用下固相骨架和流体被共收稿日期:2012—01—18基金项目:江西省科技支撑计划项目(2011BBES0031);江西省科学院引进博士项目(2011一YYB一02);江西省科学院国家级预研项目(20“一YGY一01)作者简介:万斌(1967一),女,高级实验师。引文格式:万斌,[J],南昌大学学报:,34(2):165—167,-166・南昌大学学报(工科版)2012年在以LBM为工具研究表征体元(