LATTICE BOLTZMANN METHOD FOR MULTIPHASE AND MULTICOMPONENT FLOWS: A REVIEW

格子Boltzmann方法 统计物理学 水电站模型 多相流 格子气体自动机 机械 格子(音乐) 材料科学 物理 雷诺数 随机细胞自动机 自动机 天文 声学 湍流
作者
Takeshi SETA,Keiichi Yamamoto,Masato YOSHINO,Naoki Takada,Yosuke Matsukuma,Keiichi Yamamoto,Kosuke Hayashi,Hidehito Kimura,Akio Tomiyama
出处
期刊:Multiphase Science and Technology [Begell House]
卷期号:34 (3): 47-61 被引量:3
标识
DOI:10.1615/multscientechn.2022044039
摘要

The authors present the development of the lattice Boltzmann method (LBM) for application to gas--liquid flows, gas mixture, and gas--solid flows. The LBM scheme is constructed using a simple procedure that takes into account collision and propagation processes. The fluid density is calculated using the sum of the distribution function with respect to number of the discrete velocity. Since all distribution functions exist in the computational region with adequate boundary conditions, the LBM is effective for mass conservation and can be adjusted to the multiphase flow simulation. For the multiphase flow simulation, the color-gradient model is first proposed, and then the Shan--Chen and free energy models were implemented using the LBM. Then, the phase-field model, which is commonly used in LBMs, was investigated. The phase-field method easily captures the complicated interface and calculates multiphase flows with high density and viscosity ratios. For multicomponent flows, the LBM can calculate the Stefan--Maxwell equation. The present model calculates multicomponent phenomena, including uphill diffusion, without interpolating the distribution function. For particulate flows, we list the momentum exchange method and the immersed boundary --lattice Boltzmann method (IB-LBM) and explain the occurrence of boundary slip. Finally, we introduce models for wettability, including three phases: gas, liquid, and solid.
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