十三点格子Boltzmann模型仿真

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。     

用格子Boltzmann模型模拟可压缩完全气体流动

采用一种新的格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型模拟超音束流动。在这种模型中,粒子的速度受限制,可以取得很文,而平衡分布函数的支集却相对集中,使模型得以简化。粒子速度的这种自适应特性 体以较高的马赫数汉动。通过引入粒子的势能使得该模型适用于具有任意比热比的完全气体。利用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｎｓｋｏｇ方法,从ＢＧＫ型Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程推导出Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程在六边形网格上模拟了马赫数为３的前台阶     

格子Boltzmann方法求解Burgers方程

众所周知,格子方法（包括格子气和格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法）在计算物理领域取得巨大进展。与之形成鲜明对比,格子方法的数学理论始终处于停滞前的状况。为求解Ｂｕｒｇｅｒｓ方程,一类带有ＢＧＫ模型格子方法被构造出来,经过变量替换,发现他们属于三层非性差分方法。使用极值原理,给出此类格式稳定性的严格证明,最后,从数值实验中可以看出,使用ＬＢＭ得到的结果,与经典二阶守恒差分方法的结果符合得非常好。     

粘性空腔流的格子Bcltzmann方法模拟

利用１３ 速六方格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ 方法模拟了粘性空腔流中流速、密度及温度的分布情况，并考察了当τ＝ ０－６３８６ 时，流场分布的不稳定性     

正则长波方程的格子Boltzmann模型

提出了用于正则皮方程的５－Ｂｉｔ格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型,应用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｎｓｋｏｇ展开和多重尺度技术,通过选择平衡态分布函数的高阶矩,得到了时间尺度ｔ０上的守恒律,从而给出三阶精度的算法,模型中的参数通过稳定性分析给出。     

二维卡门涡街的格子Boltzmann仿真

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。     

Euler方程的二速度三熵级格子Boltzmann模拟

提出了一个新的用于模拟可压缩Ｅｕｌｅｒ方程的格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型，数值试验表明它可以模拟具有激波和接触面的问题。计算结果与经典算法的结果可以比较。     

复杂流动的LBGK模拟

ＬＢＧＫ方法在保留了格子气模型的一些优点的同时，克服了格子气模型的不足之处．应用ＬＢＧＫ方法，可以对更复杂的流体进行模拟．本文讨论了一种九点ＬＢＧＫ模型，并用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｎｓｋｏｇ展开方法和多尺度技术证明其在二阶精度上表现为标准的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程．用该模型对圆柱绕流和管排流动进行模拟的结果显示，该模型能较好地模拟复杂流动现象，并具有一定工程应用背景．     

高Mach数格子Boltzmqnn模型的改进

对文献「７」所提出的高Ｍａｃｈ数格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型作了改进，克服了原模型拟结果与理论偏差较大、存在色散效应的缺陷，并进一步Ｍａｃｈ数提高到５以上，据我们所知，这是目前同类研究的最好结果。     

Couette流和空腔粘性流的格子Boltzmann方法模拟

采用１３速六方格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程研究Ｃｏｕｅｔｔｅ流和空腔粘性流,模拟了在Ｐｒ＝０．９１,Ｒｅ＝１００,５０００,及Ｐｒ＝０．９１,１,１．２５而Ｒｅ＝３０００情总下Ｃｏｕｅｔｔｅ流流场的速度、温度分布,研究了热输运过程;同时用该模型拟了高雷诺数的空腔粘性流流场演化稳定后,形成的涡旋的形状及腔内温度分布情况。     

Lattice Boltzmann computational fluid dynamics in three dimensions

The recent development of the lattice gas method and its extension to the lattice Boltzmann method have provided new computational schemes for fluid dynamics. Both methods are fully paralleled and can easily model many different physical problems, including flows with complicated boundary conditions. In this paper, basic principles of a lattice Boltzmann computational method are described and applied to several three-dimensional benchmark problems. In most previous lattice gas and lattice Boltzmann methods, a face-centered-hyper-cubic lattice in four-dimensional space was used to obtain an isotropic stress tensor. To conserve computer memory, we develop a model which requires 14 moving directions instead of the usual 24 directions. Lattice Boltzmann models, describing two-phase fluid flows and magnetohydrodynamics, can be developed based on this simpler 14-directional lattice. Comparisons between three-dimensional spectral code results and results using our method are given for simple periodic geometries. An important property of the lattice Boltzmann method is that simulations for flow in simple and complex geometries have the same speed and efficiency, while all other methods, including the spectral method, are unable to model complicated geometries efficiently.     

Lattice Boltzmann method for three-dimensional moving particles in a Newtonian fluid

A lattice Boltzmann method is developed to simulate three-dimensional solid particle motions in fluids. In the present model, a uniform grid is used and the exact spatial location of the physical boundary of the suspended particles is determined using an interpolation scheme. The numerical accuracy and efficiency of the proposed lattice Boltzmann method is demonstrated by simulating the sedimentation of a single sphere in a square cylinder. Highly accurate simulation results can be achieved with few meshes, compared with the previous lattice Boltzmann methods. The present method is expected to find applications on the flow systems with moving boundaries, such as the blood flow in distensible vessels, the particle－flow interaction and the solidification of alloys.     

三维方腔温盐双扩散的格子Boltzmann方法数值模拟

研究了温盐双扩散系统的多组分格子Boltzmann方法.通过对二维方腔的温盐双扩散系统的数值模拟，检验了方法的可行性及有效性，所得到的结果与差分法结果符合良好，继而将此方法推广到三维，建立了三维温盐双扩散系统的格子Boltzmann方法，对三维方腔双扩散问题进行了模拟和分析，并与差分法模拟的结果进行了比较，结果令人满意.最后，分析了格子Boltzmann方法在模拟双扩散对流问题时存在的局限性. 关键词： 格子Boltzmann方法 温盐双扩散 Boussinesq近似 数值模拟     

基于速度源修正的浸入边界-晶格玻尔兹曼法研究仿生微流体驱动模型

浸入边界—晶格波尔兹曼法在流固耦合等复杂的流体系统中得到广泛的应用.本文采用基于速度源修正的浸入边界—晶格玻尔兹曼法,建立了仿生微流体驱动模型,创新性地将波动弹性体的速度引入晶格玻尔兹曼方程,避免了传统浸入边界—晶格玻尔兹曼法中浸入边界速度-结构变形-力之间的转换,提高了计算效率和准确率.研究了行波波动细丝对流场内流动速度和压力的影响,重点分析了驱动模型各项参数对微流体的驱动效果.研究结果表明:细丝长度、频率、振幅的增加引起出口处流量的增加;波长、流体粘滞系数以及细丝位置与出口处流量呈复杂的非线性关系.     

一个新的用于不可压磁流体动力学的格子波尔兹曼模型

绝大多数现有的格子波尔兹曼磁流体动力学模型其实是用可压缩方法来模拟不可压磁流体。而这些可压缩效应在数值模拟中往往会带来意想不到的误差。在这篇文章中，我们提出了一个全新的可用于的不可压格子波尔兹曼磁流体动力学模型，并且进行了哈特曼流的数值模拟。模拟结果与哈特曼流的解析解非常吻合。这个方法需要一个假设条件来消除误差。我们做了大量的数值试验，并且与Dellar教授的模型进行了详细的分析与比较。     

二维顶盖驱动半圆腔内流动MRT-LBM研究

本文采用多弛豫时间格子玻尔兹曼方法(multi relaxation time lattice Boltzmann method—MRT LBM)对二维顶盖驱动半圆腔内流动进行了数值模拟,得到了雷诺数为500～50000范围内半圆腔内流场分布情况。在二维顶盖驱动半圆腔流场中,随雷诺数的增大,流场内旋涡的数目逐渐增加,且流动依次呈现出稳定流、周期流、混沌流等状态。本文计算结果表明,MRT-LBM模型可显著提高计算的稳定性,适用于大范围的雷诺数流动情况。     

利用多松弛格子Boltzmann方法预测多孔介质的渗透率

多孔介质内的流动问题在工程热物理领域有着重要的研究价值和应用背景。本文利用多松弛格子Boltzmann方法详细预测了两种二维多孔介质中的渗透率。研究结果表明:一方面,多松弛模型可以用来克服由单松弛模型带来的一些不足;另一方面,借助于达西定律,多松弛模型可以准确预测多孔介质的渗透率,并将计算结果与已有文献做了对比。     

Lattice Boltzmann simulations of a dumbbell moving in a Poiseuille flow

In this paper, the lattice Boltzmann method is applied to simulate a dumbbell moving in a pressure-driven flow in a planar channel with the stress-integration method for the evaluation of hydrodynamic force acting on the cylinders. The simulation results show that the dumbbell also has the important feature of the Segr~-Silberberg effect like a particle in a Poiseuille flow. The dumbbell trajectories, orientations, the cylinders vertical velocities and angular velocities all reach their equilibrium values separately independent of their initial positions. It is also found that the dumbbell equilibrium positions depend on the flow Reynolds number, blockage ratio and elastic coefficient. This study is expected to be helpful to understand the dynamics of polymer solutions, polymer synthesis and reaction, etc.     

纳米流体多相流动的多尺度模拟方法

针对纳米流体多相流动的微观特征,提出一种基于格子Boltzinann的多尺度耦合方法,在速度和悬浮纳米粒子分布变化比较剧烈的区域采用细网格多相模型,在其它区域视纳米流体为均匀混合的单相流体,使用粗网格单相模型.为保证不同尺度区域之间的物理信息(参数)的准确传递,运用质量和动量守恒原理,建立跨区域的边界耦合模型.几个算例表明,该方法既可以反映纳米流体流动的微观特征,又能提高计算效率,与单纯使用多相模型相比,节省大量时间.     

微通道内气体流动的格子Boltzmann方法研究

采用格子Boltzmann方法模拟了微通道在滑移区内不同Knudsen数下的微气体Poiseuille流,分析了微气体流动的速度分布以及流量与压降的关系,并给出了相对滑移长度和Poiseuille数随Knudsen数的变化特性。研究结果表明,微气体Poiseuille流的速度轮廓呈抛物线分布,但是边界速度大于0,出现速...