輻射與對流耦合傳熱的格子Boltzmann-無網格混合算法.pdf

1、輻射對流耦合換熱問題作為傳熱領域的一個基本課題，在太陽能集熱器、燃燒器、電子設備、航天器、核能工程等諸多工業(yè)應用和熱分析領域中應用廣泛。一般而言，在這些應用中熱輻射和對流換熱過程不能單獨求解，特別是對于具有復雜光譜特性的衰減性介質，耦合迭代求解比較困難。正如傳熱領域著名學者Viskanta教授1998年在一篇關于高溫傳熱領域的綜述中指出：“由于輻射對流耦合換熱問題本身的復雜性，相關機理還沒有完全解釋清楚，此領域還急需大量的基礎性研究。”

2、此后十余年里，國內外許多學者利用數(shù)值計算或者實驗的方法對輻射對流耦合問題進行了廣泛的研究。
　　格子 Boltzmann方法作為流體力學領域的一種新型介觀方法，自提出之后便受到國內外眾多學者的關注。已故著名學者田長霖先生1997年在一篇重要文獻中提到：“盡管許多物理現(xiàn)象和工程問題的研究尺度是宏觀尺度，但其根源仍然是分子尺度。建立跨尺度的物理模型有一定的困難，格子Boltzmann方法有望能為此提供有效的手段。”由于格子 Boltz

3、mann的介觀特性，相比于傳統(tǒng)的流體力學求解器，具有編程容易、計算過程簡單、計算效率高、能夠適應于復雜幾何形狀等優(yōu)點。
　　本文提出了一種新型的基于格子 Boltzmann的多尺度耦合算法，即格子 Boltzmann和直接配點無網格混合方法（LB-DCM），并將其成功應用于求解任意復雜形狀參與性介質內輻射對流耦合換熱問題。數(shù)值模擬證明，LB-DCM方法具有易于實施、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。進而，我們將LB-DCM方法應用于求解輻射