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相似文献
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1.
格子Boltzmann方法伪势多相模型具有高效性和复杂几何边界实施的简易性。该文采用改进作用力的伪势多相模型,通过优化参数实现最大程度的热力学一致性,进而提高模型的密度比和稳定性。分别从伪速度、网格不变性、Young-Laplace验证等方面研究了改进模型的性能。通过改进的模型模拟了复杂几何固壁附近空泡溃灭过程。分析了空化泡溃灭阶段的密度场、压力场和速度场演化过程,以及复杂几何固壁附近的空泡动力学特性。结果表明伪势格子Boltzmann方法在探索空泡溃灭和复杂几何固壁间的相互作用规律研究中是一种有效的工具。  相似文献   

2.
苏进  欧阳洁  王晓东 《物理学报》2012,61(10):104702-104702
基于格子Boltzmann方法,提出了求解耦合不可压缩流场输运方程的一种改进数值方法. 该方法使用格子Boltzmann方法求解流场方程,并根据流场格子模型的密度分布函数构建了输运方程的二阶离散格式. 通过二维平板通道流场输运系统验证了该方法的有效性.数值结果表明,该方法可以有效地减少计算过程中出现的非物理耗散, 并克服了传统模型所需巨大存储量的缺点.  相似文献   

3.
基于伪势模型将有效密度和势函数结合计算粒子间相互作用力,提出一种改进描述气液相变的格子Boltzmann模型.对不同状态方程控制的单组份流体相变过程进行模拟发现,与单纯由有效密度或势函数计算粒子间相互作用力的方法相比,该模型的结果与Maxwell构建更吻合,且最大伪速度更小,扩大了温度的计算范围,提高了模型的稳定性.基于Laplace定律对界面现象模拟结果进行讨论,模拟结果与Laplace定律吻合.  相似文献   

4.
十三点格子Boltzmann模型仿真   总被引:2,自引:1,他引:1  
格子气和格子Boltzmann方法的迅速发展提供了一类求解流体力学问题的新方法。格子Boltzmann方法在保留了格子气模型优点的同时,克服了它的不足之处。本文讨论了一种三迭加HPP十三点模型,通过选择适当的平衡分布及参数,并用Chapman-Enskog展开和多尺度技术导出了Navier-Stokes方程。在微机上模拟了空腔流的流动问题,并与传统方法的计算结果进行了比较,结果表明该模型能较好的模拟复杂流动现象,并具有较好的工程应用背景。  相似文献   

5.
用格子Boltzmann模型模拟非等温流场   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
冯士德  张琼  任荣彩 《物理学报》2001,50(7):1207-1212
根据微观和宏观之间的质量、动量、能量守恒准则和在原格子Boltzmann模型基础上,建立了几个新的格子Boltzmann模型,使得在外力场中的格子Boltzmann模型得到进一步完善.通过还原宏观流体力学方程,捕捉到了浮力强迫系数与Grashof数之间的关系.所得动量方程和Navier Stokes方程相比,在黏性输运项上有明显的改进,说明黏性应力不但与流体的速度梯度和流体的压缩性有关,而且还与非定常的内能梯度和动量通量有关.该模型对非等温流场的数值结果证明了其具有很好的数值稳定性和适用性. 关键词: Boltzmann模型 平衡分布函数 流体力学方程  相似文献   

6.
二维卡门涡街的格子Boltzmann仿真   总被引:2,自引:2,他引:0  
格子气自动机和格子Boltzmann方法的迅速发展提供了一类求解流体力学问题的新的方法。本文中,我们介绍了Boltzmann方法,解决了格子气方法中的缺点,通过选择适当平衡分布及其参数,导出了Navier-Stokers方程,并得到了声速和粘性系数。最后在微机上模拟了在无限长平板流动问题及绕单分离板的流动问题,得到了卡门涡街。结果表该模型有格子气方法及其它的数值方法所没有的优点,计算更精确、更直观、更有效。  相似文献   

7.
提出一种基于D2Q9标准格子的低马赫数可压缩格子Boltzmann模型,模拟了管内一维气体谐振。气体振荡由位于谐振管左端的活塞振动引起,传播至右端并反射回来。利用本文模型捕捉到了谐振频率附近不同频率下的激波现象,得到了谐振频率下不同位置处轴向速度、密度和温度随时间和沿轴向的变化规律。模拟结果和理论分析及前人文献结果相一致,验证了本文所提出的基于标准格子的低马赫数可压缩格子Boltzmann模型的有效性。  相似文献   

8.
圆锥边界附近激光空泡溃灭行为的研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
李贝贝  张宏超  韩冰  陈军  倪晓武  陆对 《物理学报》2012,61(17):174210-174210
为了研究刚性圆锥边界锥角对激光空泡溃灭行为的影响,文章建立了虚拟平面边界模型, 同时采用阴影摄影术、光偏转法以及数值计算的手段对边界附近空泡溃灭过程进行了研究. 结果表明边界的锥角对空泡的形状、溃灭时间以及液体射流形成均有明显影响. 空泡形状偏离球形的程度和溃灭时间均随锥角的增大而增大,且增大锥角度可以促使射流的形成. 空泡溃灭时间的实验值同理论值具有较高的一致性,验证了虚拟平面边界假设及无量纲距离修正的有效性.  相似文献   

9.
考虑次近邻作用的行人交通格子流体力学模型   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
温坚  田欢欢  薛郁 《物理学报》2010,59(6):3817-3823
在二维双向行人交通格子流体力学模型的基础上,提出了考虑次近邻行人相互作用进行行人流优化的行人交通格子流体力学模型.通过线性稳定性分析给出新模型的稳定性条件.通过非线性分析得到描述交通堵塞密度波的改进的Korteweg-de Vries方程,并进行了数值模拟.  相似文献   

10.
构建一个既适用于低速不可压流体又适用于高速可压缩流体的三维自由参数多松弛时间格子Boltzmann模型.模型中,根据SO(3)群的不可约表述基函数构造转化矩阵,根据恢复可压Navier-Stokes方程的需要选取非守恒矩平衡值.通过von Neumann稳定性分析模型参数对数值稳定性的影响,并给出建议选择范围.模型经过基准问题的验证,模拟结果与解析解及其它数值结果符合较好.  相似文献   

11.
单鸣雷  朱昌平  姚澄  殷澄  蒋小燕 《中国物理 B》2016,25(10):104701-104701
The dynamics of the cavitation bubble collapse is a fundamental issue for the bubble collapse application and prevention. In the present work, the modified forcing scheme for the pseudopotential multi-relaxation-time lattice Boltzmann model developed by Li Q et al. [ Li Q, Luo K H and Li X J 2013 Phys. Rev. E 87 053301] is adopted to develop a cavitation bubble collapse model. In the respects of coexistence curves and Laplace law verification, the improved pseudopotential multi-relaxation-time lattice Boltzmann model is investigated. It is found that the thermodynamic consistency and surface tension are independent of kinematic viscosity. By homogeneous and heterogeneous cavitation simulation, the ability of the present model to describe the cavitation bubble development as well as the cavitation inception is verified. The bubble collapse between two parallel walls is simulated. The dynamic process of a collapsing bubble is consistent with the results from experiments and simulations by other numerical methods. It is demonstrated that the present pseudopotential multirelaxation-time lattice Boltzmann model is applicable and efficient, and the lattice Boltzmann method is an alternative tool for collapsing bubble modeling.  相似文献   

12.
The interaction between cavitation bubble and solid surface is a fundamental topic which is deeply concerned for the utilization or avoidance of cavitation effect.The complexity of this topic is that the cavitation bubble collapse includes many extreme physical phenomena and variability of different solid surface properties.In the present work,the cavitation bubble collapse in hydrophobic concave is studied using the pseudopotential multi-relaxation-time lattice Boltzmann model(MRT-LB).The model is modified by involving the piecewise linear equation of state and improved forcing scheme.The fluid-solid interaction in the model is employed to adjust the wettability of solid surface.Moreover,the validity of the model is verified by comparison with experimental results and grid-independence verification.Finally,the cavitation bubble collapse in a hydrophobic concave is studied by investigating density field,pressure field,collapse time,and jet velocity.The superimposed effect of the surface hydrophobicity and concave geometry is analyzed and explained in the framework of the pseudopotential LBM.The study shows that the hydrophobic concave can enhance cavitation effect by decreasing cavitation threshold,accelerating collapse and increasing jet velocity.  相似文献   

13.
陈海楠  孙东科  戴挺  朱鸣芳 《物理学报》2013,62(12):120502-120502
建立了二维双组分两相流的大密度比格子玻尔兹曼方法 (lattice Boltzmann method, LBM)模型. 该模型基于改进的Shan-Chen伪势多相流LBM模型, 结合采用不同时间步长的方法, 实现密度比达800以上的气液两相流模拟. 为了对模型进行验证, 模拟了在不同气液相互作用系数和密度比条件下气泡内外压力差与其半径之间的关系, 其结果满足Laplace定律. 将所建立的大密度比LBM与介观尺度的元胞自动机(cellular automaton, CA)和有限差分法(FDM)相耦合, 用LBM模拟气液两相流, 用CA方法模拟固相生长, 用有限差分法模拟温度场, 采用LBM-CA-FDM耦合模型对定向凝固过程中凝固前沿的气泡与液-固界面之间的相互作用进行模拟研究. 结果表明, 绝热气泡的存在影响了温度场分布, 使得凝固前沿接近气泡时, 液-固界面凸起, 在不同的固相生长速度条件下, 出现凝固前沿淹没气泡或气泡脱离凝固前沿的不同情况, 模拟结果与实验结果符合良好. 关键词: 格子玻尔兹曼方法 元胞自动机 凝固 气泡  相似文献   

14.
An immiscible multicomponent lattice Boltzmann model is developed for fluids with high relaxation time ratios, which is based on the model proposed by Shan and Chen (SC). In the SC model, an interaction potential between particles is incorporated into the discrete lattice Boltzmann equation through the equilibrium velocity. Compared to the SC model, external forces in our model are discretized directly into the discrete lattice Boltzmann equation, as proposed by Guo et al. We develop it into a new multicomponent lattice Boltzmann (LB) model which has the ability to simulate immiscible multicomponent fluids with relaxation time ratio as large as 29.0 and to reduce ‘spurious velocity’. In this work, the improved model is validated and studied using the central bubble case and the rising bubble case. It finds good applications in both static and dynamic cases for multicomponent simulations with different relaxation time ratios.  相似文献   

15.
彭浩  单鸣雷  朱昌平  姚澄 《计算物理》2018,35(5):554-562
格子Boltzmann方法伪势模型算法中的格点间计算未完全局部化,因此在并行计算时需要更多次的全局内存读写、使用更多数量的寄存器和线程同步操作,从而导致GPU并行计算效率下降.本文针对伪势模型并行计算的局限性,基于三维十五速格子结构的多松弛时间伪势模型,以气液相分离为算例,通过合并访问的方式提高全局内存的读写效率;并提出一种"定向转移"算法,提高格子边界格点获取邻居格点数据的效率;最后探索不同资源分配中各种因素对计算效率的影响,总结最优资源分配的方法.  相似文献   

16.
The thermodynamic of cavitation bubble collapsing is a complex fundamental issue for cavitation application and prevention. The pseudopotential and thermal multi-relaxation-time lattice Boltzmann method (MRT-LBM) is adopted to investigate the thermodynamic of collapsing cavitation bubble in this paper. The simulation results satisfy the maximum temperature equation of the bubble collapse, which derived from the Rayleigh-Plesset (R-P) equation. The validity of thermal MRT-LBM in simulating the collapse process of cavitation bubble is verified. It shows that the temperature evolution of vapor-liquid phase is well captured. Furthermore, the two-dimensional (2D) temperature, velocity and pressure field of the bubble near a solid wall are analyzed. The maximum temperature inside the bubble and wall temperature under different position offset parameters are discussed in details.  相似文献   

17.
曾建邦  李隆键  蒋方明 《物理学报》2013,62(17):176401-176401
利用精确差分格子Boltzmann模型探讨水在特定温度下的亚稳态及不稳定平衡态, 获得等温相变过程中形成气泡和液滴的条件, 模型预测结果与理论解符合良好. 在该等温模型的基础上耦合能量方程, 通过调节流体-壁面相互作用力获得不同的气泡与固壁间接触角, 从而建立了一种新的描述气液相变的格子Boltzmann理论模型. 利用该新模型模拟不同流体-壁面相互作用力下凹坑气泡成核过程, 再现了气泡成核过程中的三阶段特性; 探讨了接触角、曲率半径及气泡体积随气泡成核过程的变化关系, 获得了与文献结果定性符合的曲率-气泡体积关系曲线. 关键词: 格子Boltzmann方法 气泡成核过程 气液相变 接触角  相似文献   

18.
The search for the development of a reliable mathematical model for understanding bubble dynamics behavior is an ongoing endeavor.A long list of complex phenomena underlies the physics of this problem.In the past decades,the lattice Boltzmann method has emerged as a promising tool to address such complexities.In this regard,we have applied a 121-velocity multiphase lattice Boltzmann model to an asymmetric cluster of bubbles in an acoustic field.A problem as a benchmark is studied to check the consistency and applicability of the model.The problem of interest is to study the deformation and coalescence phenomena in bubble cluster dynamics,as well as the screening effect on an acoustic multibubble medium.It has been observed that the LB model is able to simulate the combination of the three aforementioned phenomena for a bubble cluster as a whole and for every individual bubble in the cluster.  相似文献   

19.
空化是一种微观、瞬时、随机、多相的复杂现象,其过程中所产生的极端条件以及伴随的一系列空化效应,将对液流系统产生破坏性和建设性两方面的作用.采用基于Shan-Chen模型的单组分多相流格子Boltzmann方法对水体中的三维空化现象进行了数值模拟,研究了低压下水体中气核半径与空化现象的相互关系,成功再现了低压下水体中微小气核发展成气泡的过程,并进一步研究了水体依次流经低压区、高压区时空化产生、发展、溃灭的全过程.数值模拟结果和理论预测结果符合良好. 关键词: 单组分多相流 格子Boltzmann方法 三维空化  相似文献   

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