《含相變的多孔介質中汽液兩相流動與傳熱的LBM研究》是依託中國科學技術大學，由黃海波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含相變的多孔介質中汽液兩相流動與傳熱的LBM研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃海波
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬開展含相變（蒸發、沸騰、凝結）的多孔介質中汽液兩相流動和傳熱的格子玻爾茲曼方法(LBM)數值模擬研究，探討此類複雜流動與傳熱問題的微觀機理。研究內容主要包括：基於理論分析，進一步發展含相變的熱LBM兩相模型，提高其模擬多孔介質中兩相流的精度及穩定性；通過三維LBM大規模並行計算，研究多孔介質中孔隙結構、潤濕性、重力和溫度對蒸發的影響；針對燃料電池大電流工況下，氣體擴散層(GDL)疏水性質（潤濕性）及溫度發生改變的情況，研究GDL中水分動態分布規律；對於多孔介質中的沸騰問題，考察孔隙結構及導熱係數的影響；研究毫米級不同孔隙結構的多孔介質加熱面上容積沸騰時強化傳熱的機理。通過以上微觀模擬建立相應巨觀預測模型。本項套用基礎研究具有重要學術價值，研究成果對土壤水分管理、提高燃料電池效率及壽命、提高地熱利用率及提高沸騰強化傳熱效率等具有技術價值，可為能源化工及農業部門提供重要的理論依據。
結題摘要
含相變（蒸發、沸騰、凝結）的多孔介質中汽液兩相流動廣泛存在於土壤水分管理、燃料電池、沸騰強化傳熱等自然界及工業生產中。本研究旨在探討此類複雜流動與傳熱問題的微觀機理。首先基於理論分析，我們進一步發展了含相變的熱LBM兩相模型，開發了三組分Shan-Chen多相流模型；發展了曲面無滑移邊界處理方法；成果發表在Chem. Eng. Sci.，POF上，我們還改進了多種LBM兩相流模型，出版英文學術著作一本。通過LBM及分子動力學方法並行計算，我們研究了二維及三維多孔介質中孔隙結構、潤濕性、重力和溫度對蒸發的影響，相關成果已發表在Appl. Sci.上及已投稿 Langmuir。針對多孔介質中的沸騰問題，我們研究了氣泡的生長規律（發表在Comput. Fluids）以及毫米級不同孔隙結構的多孔介質加熱面上容積沸騰時強化傳熱的機理（已投稿POF）。 針對燃料電池中氣體擴散層(GDL)，我們研究了潤濕性、溫度等對多孔介質中兩相流的影響，探討了其中水分動態分布規律（已發表Comput. Fluids或投稿POF）。這些研究成果可為能源化工及農業部門提供一些的理論依據。
