對流擴散方程的特征有限元方法以及氣泡行為模擬研究.pdf

1、本文主要研究了五個不同有限單元的改進特征有限元格式在對流擴散方程中的應用.然后分別采用改進的VOF模型和DPM模型對氣泡在離子液體中的運動行為做出數(shù)值模擬.采用歐拉-歐拉和群平衡模型(PBM)的耦合模型對離子液體吸收二氧化碳過程中的質(zhì)量傳遞以及氣液兩相流的流場進行了模擬研究.
　　 第二章對對流占優(yōu)的對流擴散方程分別提出了五節(jié)點單元、雙線性單元、旋轉(zhuǎn)Q1單元、帶限制的旋轉(zhuǎn)Q1單元有限元逼近方法.在整個過程中,利用有限元插值代替了

2、以往文獻中收斂分析必不可少的Ritz投影,并且利用插值算子的性質(zhì)以及平均值技巧來對對流擴散方程進行逼近.與特征擴展混合元的方法相比,當解充分光滑的時候,將空間上L2模的誤差估計從O(h)提高到O(h2)階.與此同時得到了在正則網(wǎng)格下采用協(xié)調(diào)有限元逼近方程同樣的收斂階.最后針對每一種有限單元進了數(shù)值試驗驗證,通過數(shù)值試驗驗證,我們?nèi)〉昧送碚摲治鲆恢碌慕Y(jié)果.其次對該方程提出了非協(xié)調(diào)特征擴展混合有限元逼近,得到了與正則網(wǎng)格下的協(xié)調(diào)擴展混合元

3、逼近格式相同的誤差估計并且進行了數(shù)值模擬驗證.
　　 第三章我們采用改進的VOF模型和DPM模型對離子液體中的氣泡行為進行了數(shù)值模擬研究.在改進的模型中,除了考慮了重力和表面張力對氣泡的影響外,一個新的相間作用力被添加到動量方程中對離子液體中氣液界面來進行模擬研究.在DPM模型中引入了一個基于離子液體體系的新曳力模型.在模擬中考慮了氣泡在三種不同的離子液體bmimBF4,bmimPF6和omimBF4中的變形、速度、等效直徑等因

4、素,并且與實驗數(shù)據(jù)進行對比,取得很好的一致性.此外采用改進的模型,對氣泡周圍的壓強場、速度場進行了預測.通過該工作對了解離子液體中的氣泡行為以及為離子液體作為溶劑的鼓泡塔設計提供有力的工具.
　　 盡管利用離子液體從煙道氣中捕集二氧化碳是一種新的有效方法,但是關(guān)于這種新溶劑的二氧化碳吸收傳質(zhì)特性還沒有研究過.在本文第四章中一個耦合的流體動力學模型和群平衡模型用來研究離子液體溶劑吸收二氧化碳的傳質(zhì)特性.考慮到離子液體獨特的物理性質(zhì)