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。     

三维十五点格子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。本文讨论了一种三维十五点格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ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．在微机上模拟了工程中比较常见的管排绕流问题,并与实验观察到的结果进行了比较,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。     

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。     

二维空腔黏性流的格子Boltzmann方法模拟

用13速六方格子BhatnagarGrossKrook(缩写为BGK)模型模拟二维空腔黏性流.给出了上边界流体作匀速运动时,具有不同雷诺数的空腔黏性流的流场速度分布情况,模拟了在雷诺数Re=3000时,流场中的涡旋形成过程及流场稳定后,腔内密度、压力和温度的分布情况 关键词：     

用格子Boltzmann方法模拟MKDV方程

用精确到0(ε)的5速格子Boltzmann模型模拟MKDV方程:u_t+6u²u_x+u_xxx=0,并与MKDV方程的孤子解比较,二者精确吻合. 关键词： 格子Boltzmann方法 MKDV方程 孤子解     

应用格子Boltzmann模型模拟一类二维偏微分方程

针对一类含源的二维非线性偏微分方程, 通过Chapman-Enskog展开技术和多尺度分析提出了带修正项的简单格子Boltzmann模型. 用模型模拟了几类二维偏微分方程, 数值模拟结果与精确解相符合. 成功将格子Boltzmann方法应用到二维偏微分方程的数值求解中. 关键词： 二维非线性偏微分方程 格子Boltzmann模型 Chapman-Enskog多尺度展开     

基于格子Boltzmann方法的二维气泡群熟化过程模拟

Ostwald熟化(ripening)是指局部热力学平衡状态下,颗粒/液滴/气泡系统为了减小界面能而自发地进行颗粒群尺度分布调整的过程,具有重要研究价值.针对目前数值模拟研究不充分的现状,本文采用格子Boltzmann方法,对相变速率主控的二维蒸气泡系统演化开展了数值模拟研究.模拟结果与本文推导的二维气泡群演化标度律符合较好,证实了格子Boltzmann方法对复杂相变-物质输运过程捕捉的准确性.研究同时表明,蒸气泡系统演化过程中物质输运为液相压力不平衡所驱动,并且在小气泡“溃灭”过程中水动力学作用会影响气泡群半径分布函数的局部细节;气-液状态方程参数对熟化过程的影响效果分析显示,气液两相比内能差是驱动相变的核心要素,此差异越大相变速率越快,该结论进一步诠释了化学势驱动熟化过程的物理图像.     

一维Lotka-Volterra反应的格子Boltzmann方法研究

建立求解一维反应扩散方程的格子Boltzmann方法。由格子Boltzmann方程推导出反应扩散方程 ,得出一维情况下扩散系数的表达式 ,对Lotka Volterra反应的反应扩散方程进行线性稳定性分析 ,根据线性稳定性分析得出的控制参数范围 ,用格子Boltzmann方法模拟了Lotka Volterra反应的中心 ,并研究了逆反应的影响     

基于九速四方格子模型的二维对流扩散方程格子Boltzmann方法模拟

用九速正方格子模型给出了二维对流扩散方程的格子Boltzmann方法。由对流扩散方程的对流系数和扩散系数确定了局域平衡分布函数的系数。计算机模拟结果与理论结果吻合很好。     

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模型模拟超音速流动。在这种模型中,粒子的速度不受限制,可以取得很广。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允许流体以较高的马赫数流动。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的前台阶绕流,得到了合理的结果。     

考虑重力的格子气模型

本文提出一种模拟重力的格子气模型。估算了重力的平均值并得到相应宏观参数k。当0≤k≤0.02时,得到的压力分布与理论上的线性分布是符合的。     

求解非线性Poisson方程的格子演化算法

非线性Poisson方程在化学、化工及生物等领域有着广泛的应用。本文发展了一种基于格子演化的新算法-格子Poisson方法(LPM),并且给出了Dirichlet边界条件和Neumann边界条件的实现方法。本方法不需要对方程进行线化处理,直接求解非线性方程,适用范围广泛。Dirichlet边界与Neumann边界的数值模拟结果与多重网格法等结果符合很好,验证了该方法在求解非线性Poisson方程的正确性与有效性。本方法非常适合并行计算,并方便扩展到三维情况。     

LATTICE BOLTZMANN METHOD SIMULATION ON THE FLOW OF TWO IMMISCIBLE FLUIDS IN COMPLEX GEOMETRY

The multicomponent nonideal gas lattice Boltzmann model by Shan and Chen (S-C) can be used to simulate the immiscible fluid flow. In this paper, we show that the relaxation constant τ≤1 is a necessary condition for the immiscible fluid flow in the S-C model. In a system with very complex boundary geometry, for 0.8≤τ≤1, the S-C model describes the immiscible flow quite well, and τ=1 is the best.     

GINZBURG-LANDAU THEORY AND VORTEX LATTICE OF HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTORS

The thermodynamics of the vortex lattice of high-temperature superconductors has been studied by solving the generalized Ginzburg-Landau equations derived microscopically. Our numerical simulation indicates that the structure of the vortex lattice is oblique at the temperature far away from the transition temperature T_c, where the mixed s-d_x²-y² state is expected to have the lowest energy. Whereas, very close to T_c, the d_x²-y² wave is slightly lower energetically, and a triangular vortex lattice recovers. The coexistence and the coupling between the s and d waves would account for the unusual dynamic behaviours such as the upward curvature of the upper critical field curve H_C2(T), as observed in dc magnetization measurements on single-crystal YBa₂Cu₃O₇ samples.     

粘性涡方法在多圆柱绕流数值模拟中的应用

用粘性涡方法求解了涡量速度形式的二维不可压缩Navier—Stokes方程．利用分步方法分别求解无粘的对流运动和粘性扩散，粘性扩散用随机走步方法来处理，利用涡量交换技术来满足无滑移边界条件，同时为进一步减少计算量，在求解对流速度时，采用了多极子展开法加速技术使得计算量由N2的量级减少到NlogN的量级．数值模拟了单圆柱和双圆柱纵向排列的绕流流场．     

两个同心旋转球间的对称Taylor涡流

用有限元方法对两个同心旋转球间的稳态对称不可压流进行数值模拟,结果显示了超临界雷诺数下的三种流动模式:0-涡模式,1-涡模式和2-涡模式。     

模锁定台阶:二维磁通点阵的交流响应

本数值研究点钉扎中心随机分布的二维磁通点阵的交流响应．我们在模拟的电压-电流(直流)曲线上发现了模锁定台阶．伴随台阶的产生，直流微分电阻出现负的极大值．该结果与实验符合的很好．