基于树结构网格的多孔介质内多相化学反应流动的数值模拟

对于多孔介质内的流动，流动区域几何上的复杂性使得计算难度极大增加。本项目首先利用二维四叉数网格和三维八叉数网格来刻画复杂的二维和三维多孔区域，采用这种数据结构可以方便实现网格尺度的不同分布情况，使得小尺度网格处于孔隙区域，同时，这种树结构网格可以实现邻近网格信息的高效索引。第二需要在这种树网格上实现Lattice Boltzmann方法(LBM)对流动的模拟。LBM分碰撞和对流两个步骤，碰撞步是局部的，因此，需要在树网格上实现的是对流步。在局部树网格单元上建立对流方程的求解格式，并结合误差补偿技术来提高计算精度。第三是在计算孔隙间单相流的基础上，把所建立的方法进一步用于孔隙间气液两项流动和化学反应流动的计算，并采用LBM中关于曲线边界的处理方法，尝试计算孔隙间包含固体颗粒的流固耦合问题。通过对微观流动和反应机理的认识，探索微观对宏观量的影响。