Lattice Bohzmanm方法在计算流体力学中的应用

Lattice Boltzmanm方法（简称LBM）是一种基于分子运动论和统计力学理论的流体计算方法。详细分析了LBM的基本理论，系统介绍了曲线固体边界处理的新方法。与Navier—Stokes方程相比较，LBM在算法及复杂边界处理等方面更具有优势。该方法在多相流、多组分流、热传导、颗粒悬浮、紊流及微小流束等问题的模拟中已得到广泛应用。     

用Lattice Boltzmann方法模拟水击

新近发展起来的LB方法具有并行度高、几何边界易处理等优点。作为用之解决实际问题的尝试，本文建立了能模拟水电站水击的一维LB模型 ，给出了基本原理、方法及步骤，并与特征线法进行比较.分析表明LB方法是有效的，将之引入水电站流场计算具有可能性，值得探讨。     

移动边界的有限体积KFVS方法在一维溃坝波计算中的应用

本文从Boltzmaun方程出发,采用有限体积KFVS（Kinetic flux-vector splitting）方法,对微观粒子的速度分布进行组合,给出了模拟河道洪水演进时干湿交界处移动边界的一种新方法。并成功地模拟了大坝下游为干河道的一维溃坝模型,通过和精确解的比较得出,此方法在处理河道移动边界问题上是成功和有效的。     

欧拉-拉格朗日分裂方法在数值求解Navier-Stokes方程中的应用

本文在[1,2]的基础上,详细地讨论了欧拉—拉格朗日分裂方法(E-L)在数值求解二维不可压缩Navier-Stokes方程中的应用。计算结果表明,该方法具有较好的精度和数值稳定性,且不依赖于区域形状。文中对典型的二维腔体内流动(方腔和环形腔体)进行了祖网格的计算,通过与虚拟流动的精确解、其它格式的数值解和实验结果进行比较表明,E-L分裂方法在求解N-S方程时不仅是可行的而且是很有效的,对高雷诺数流动特别是这样。     

用Lattice Boltzmann方法模拟二维水力过渡过程

本文旨在探索用Lattice Boltzmann方法模拟二维水力过渡过程的可行性。应用Chapman Enskog展开技术，导出了一套多尺度方程，将LB方程和其所对应的宏观方程联系起来；根据水力过渡过程基本方程的特点，建立了计算二维水力过渡过程的一个LB模型；应用该模型对一维正弦波的传播、一维断波的传播与反射、二维拐角衍射波等典型算例，以及近似为二维问题的混凝土蜗壳在机组甩负荷和起动工况下的水力过渡过程进行了模拟分析。研究表明用LB方法模拟多维水力过渡过程是可行的，值得进一步探讨。     

计算流体力学在河口海岸工程中的应用

一、概述 随着河口海岸地区航运、建港、围垦和环境保护等需求的增加,对河口海岸工程问题的研究提出了愈来愈高的要求。河口海岸地区的水动力条件非常复杂,它涉及到潮、风、密度流、海岸地形、海岸物质组成和地球自转等多种因素。过去对河口海岸工程问题的研究除了理论分析、现场观测经验总结以外,多藉助于水力模型试验。水力模型试验的理论和技术的提高,解决了大量生产实践中所提出的问题。     

模拟突放水体问题的SPH方法

采用SPH方法数值模拟了二维方形水箱突放水体各时刻流动的情况,计算结果表明:模拟过程中,整个水体的密度和速度值变化不大,而压强值变化比较大。数值模拟粒子分布图可以显示出各时刻整个水体的流态、各时刻闸门开启情况及闸门对周围水体流态的影响等,闸门开启的1.460 3 s时刻,闸门左侧部分水体有相对下降缓慢的特殊流态。     

计算流体力学在水处理反应器优化设计运行中的应用

计算流体力学主要通过计算机模拟获得流体在特定条件下的有关信息,这一技术的出现和发展,使得利用数学模型精确模拟水处理反应器设计条件下的处理过程成为可能。综述了应用计算流体力学优化水处理反应器设计和运行的国内外研究,指出了研究中存在的问题:①未从生化反应的基本原理出发建立基于流动、环境因子浓度分布和生化反应的数值模型,优化反应器的设计和运行;②缺乏足够的数据验证数值模拟结果。在此基础上提出了今后的研究重点。     

Copula函数在水文多变量分析计算中的问题

基于Copula函数的水文多变量分析是统计水文学新兴的研究领域,经过20多a的研究和实践,Copula函数已被应用于洪水、暴雨、干旱和枯水概率等多变量分析计算,研究成果丰富了Copula函数理论体系,拓宽了Copula函数的应用领域。根据国内外有关研究进展,从Copula函数的主要类型、Copula函数在水文应用中面临的几个问题等方面总结了实际计算研究面临的计算问题。在此基础上,提出了基于Copula函数水文多变量分析计算研究的建议:①非平稳多变量联合概率分布与设计值计算的实用化;②提高Copula函数的参数估计精度;③提高随机变量和、差、积、商分布计算的精度。     

SCS G2004在三峡水电站土石方工程量计算中的应用

主要介绍了SCS G2004土石方工程量计算模块的结构、操作流程以及土石方工程量二次处理、允许超挖量的计算方法以及在三峡工程中的具体应用,对读者和同行在实际工作中具有参考应用价值。     

振荡层流边界层运动的格子Boltzmann模拟

将波浪作用下的振荡边界层问题化为振动平板边界层问题,利用格子Boltzmann方法中不可压缩的模型模拟了线性波和椭圆余弦波作用下的层流边界层流速变化,并和理论解进行了比较。算例表明,不同波浪条件下的数值模拟结果和理论解吻合较好,仅在流速较小的相位时两者在近床面处有较大误差,误差的形成主要与边界条件的精度有关。     

Sine-Gordon方程的格子Boltzmann模型

格子Boltzmann方法为研究非线性复杂系统提供了一种新的手段。文中采用单驰豫形式的格子Boltzmann方程,建立起了Sine—Gordon方程的格子Boltzmann模型,并对该方程进行了数值模拟,得到了令人满意的结果。     

基于格子玻尔兹曼法的三维溃坝流数值模拟与验证

溃坝问题一直是验证数值模拟方法有效性的经典问题。利用基于格子玻尔兹曼离散方法研发的XFlow软件来模拟三维溃坝问题,以此验证其有效性并提出进一步的改进方向。为了对比前人所做的实验和模拟结果,计算了无障碍三维溃坝流相应监测点的压力、水位等要素,得到了水流演进过程,并提出了用增强固壁函数法处理固壁边界以增强计算的稳定性,另外还考虑了有矩形障碍物的三维溃坝问题。研究结果表明：该方法能捕捉到某一时间点的自由液面,相关数据计算结果准确,且无需划分网格,能减少工作量,但结果稳定性较差,合理运用边界处理方法能有效解决这一问题。     

基于LBM的高层楼群三维流场数值模拟

该文研究了引入湍流模型的三维格子Boltzmann模型,并用此模型对某住宅小区高层楼群的三维流场进行了数值模拟。在数值模拟中,主要研究了几个不同风向来流时楼群周围速度场的分布情况。同时,利用空气动力学原理,对楼房布局的合理性进行了分析,所得出了的结论可作为小区楼群规划和通风设计的参考。     

格子 Boltzmann 模型的边界条件分析

本文研究格子Boltzmann方法中实现速度边界条件的六种格式 ,对它们的精度和稳定性进行了分析和比较。通过对二维Poiseuille流、Couette流和Womersley流的模拟 ,验证了各种格式的精度和稳定性     

格子Boltzmann方法在模拟液滴冲击液面中的应用

应用格子Boltzmann两相流方程,结合水平集界面重构技术,提出两相流的数值模型。采用五阶WENO格式和三阶TVD Runge-Kutta格式来求解水平集函数的输运方程。在不计重力的条件下,对液滴平动进行了数值模拟,在计算了800个时间步后,平动的液滴仍然保持原来的形状。在考虑重力的条件下,对液滴在空气中自由下落、液滴冲击液面的全过程进行了数值模拟,精细地刻画了液滴和液面界面的变化过程。数值模拟结果与物理现象一致。     

Lattice Boltzmann simulation of solute transport in a single rough fracture

In this study, the lattice Boltzmann method （LBM） was used to simulate the solute transport in a single rough fracture. The self-affine rough fracture wall was generated with the successive random addition method. The ability of the developed LBM to simulate the solute transport was validated by Taylor dispersion. The effect of fluid velocity on the solute transport in a single rough fracture was investigated using the LBM. The breakthrough curves （BTCs） for continuous injection sources in rough fractures were analyzed and discussed with different Reynolds numbers （Re）. The results show that the rough frac~＇e wall leads to a large fluid velocity gradient across the aperture. Consequently, there is a broad distribution of the immobile region along the rough fracture wall. This distribution of the immobile region is very sensitive to the Re and fracture geometry, and the immobile region is enlarged with the increase of Re and roughness. The concentration of the solute front in the mobile region increases with the Re. Furthermore, the Re and roughness have significant effects on BTCs, and the slow solute molecule exchange between the mobile and immobile regions results in a long breakthrough tail for the rough fracture. This study also demonstrates that the developed LBM can be effective in studying the solute transport in a rough fracture.     

Orientation of the fiber suspending in the flow through a tube containing a sphere

Fiber suspensions flow through a tube containing a sphere in the dilute and concentrated regimes is simulated numerically with the Lattice Boltzmann Method (LBM). The numerical results of fiber orientation distribution based on a statistical scheme are obtained and agree qualitatively with the experimental ones for the flow through a parallel plate channel containing a cylinder. The results show that the sphere in the tube results in a change in the fiber orientation distribution downstream of the sphere along the flow and transverse directions. The influences of the sphere on the fiber orientation distribution are more significant for the concentrated suspensions than for the dilute one. The effect of the initial fiber orientations on the fiber orientation distribution is significant upstream of the sphere but small downstream of the sphere.