用格子Boltzmann方法模拟圆柱绕流的振荡边界层

提出了一种用于模拟圆柱绕流的振荡边界层流动的新方法--旋转系统平均法.该系综由一些相同的系统组成,每个系统除使用不同的网格外,具有相同的流动.经模拟圆柱绕流的振荡边界层发现,流体质点的流动具有平行于振荡方向离开圆柱、竖直于振荡方向流向圆柱的特点,同时也发现在紧邻圆柱出现的被称为二次流的4个涡旋流动现象.数值模拟结果符合经典的理论结果.该方法也可用于其他圆柱绕流问题.     

用格子Bohzmann方法模拟圆柱绕流的振荡边界层

提出了一种用于模拟圆柱绕流的振荡边界层流动的新方法——旋转系统平均法。该系综由一些相同的系统组成，每个系统除使用不同的网格外，具有相同的流动。经模拟圆柱绕流的振荡边界层发现，流体质点的流动具有平行于振荡方向离开圆柱、竖直于振荡方向流向圆柱的特点，同时也发现在紧邻圆柱出现的被称为二次流的4个涡旋流动现象。数值模拟结果符合经典的理论结果。该方法也可用于其他圆柱绕流问题。     

用格子Boltzmann方法模拟方柱绕流

基于格子Boltzmann方法的原理和对边界条件处理的便捷性,分别对单方柱和并列双方柱绕流进行了研究.对于单方柱绕流,分别研究了不同雷诺数和阻塞比对它的影响,给出了不同雷诺数下单方柱绕流的流线图和涡量图,以及平均阻力系数和最大升力系数随雷诺数的变化曲线,得到单方柱产生卡门涡街的临界雷诺数,也给出了不同阻塞比下单方柱绕流...     

二维格子Boltzmann方法圆柱绕流湍流模拟

采用多松弛格子Boltzmann方法的大涡模拟技术对二维圆柱绕流问题进行了数值模拟.运用二阶插值反弹格式处理圆柱边界,同时结合Wall-Adapting Local Eddy-viscosity模型(WALE)对壁面附近湍流粘性进行修正,测算了其升、阻力系数和涡脱落频率.结果显示:在雷诺数小于300时,升、阻力系数以及涡脱落频率均跟实验值吻合较好;对于较高Re数问题,其三维效应不能忽略,模拟结果跟实验值有所偏差,但通过引入WALE模型进行壁面修正,该方法较其他二维方法在估算阻力系数上精度有明显提高.     

平板间方柱绕流的格子Boltzmann方法模拟

为研究平板间方柱绕流上下平板对置于其中的方柱绕流所产生的影响,采用格子Boltzmann方法对二维平板间低雷诺数(Re=100)方柱绕流问题进行了数值模拟研究.分析了3种不同阻塞比下,平板边壁对方柱的升、阻力系数、Strouhal数和尾涡流场的影响.结果表明:平板对方柱绕流特性有明显的影响,随着阻塞比的增加,阻力系数和Strouhal数均增大,与无边壁相比阻力系数可增加达30%,而升力系数却随之减小.计算结果与相关实验数据相吻合,验证了格子Boltzmann方法对钝体绕流非定常问题模拟的有效性。     

模拟颗粒布朗运动的格子Boltzmann模型

通过在格子Boltzmann方法的迭代格式中附加描述分子热运动涨落的分布函数,建立了描述颗粒布朗运动的涨落格子Boltzmann模型,给出了分布函数满足的条件以及在D2Q9格子模型下的具体表达形式.通过Chapman Enskog展开推导,得到了考虑分子热运动涨落的宏观流体动力学方程.在此基础上,对单颗粒在流场中的布朗运动进行了数值模拟,得到了颗粒运动的均方速度及速度、角速度时间自相关函数.结果表明,均方速度满足能量均分定理,说明颗粒最终达到热平衡;颗粒速度、角速度时间自相关函数符合理论预测的t-1、t-2衰减规律.数值结果证明了所建立模型的正确性,为采用格子Boltzmann方法模拟颗粒的布朗运动提供了有效的方法.     

高Mach数格子Boltzmann模型

在简单声速可调模型的基础上,通过在演化方程中引入一个粒子吸引项,建立了高Mach数格子Boltzmann模型.利用Chapman-Enskog渐进展开法推导相应的宏观流体力学方程.模拟结果表明,该模型可降低声速,将Mach数提高到5以上,且与理论值吻合.     

用格子Boltzmann方法研究二维Burgers方程

给出了一个求解二维Burgers方程的格子Boltzmann方法.分析了相应格式的单调性和稳定性,得到了格式的单调性条件,并证明了在此条件下,格式是L∞稳定的.研究表明,通过引入适当形式的平衡分布函数,采用简单的5速正方格子模型可以恢复宏观Burgers方程.通过与标准二阶精度的有限差分解的比较,证明了本文的格子Boltzmann方法(LBM)是简单而有效的.     

用多松弛格子Boltzmann方法模拟三维水击波

旨在探索用多松弛格子Boltzmann方法模拟多维水击波的可行性.采用三维方法模拟了一维水电站简单管水击现象,得到准确的直接水击和间接水击过程,证明其能准确模拟压力波传播与反射特性;模拟了二维拐角衍射,得到与其他方法吻合的结果;详细分析了断波撞击三维台阶产生的反射和衍射现象,获得合理的压力分布.研究表明:多松弛格子Boltzmann方法稳定性好,精度较高,能够准确模拟水击波的传播、反射和衍射,可推广到实际问题研究中.     

基于格子Boltzmann方法的倾斜方腔自然对流模拟

采用格子Boltzmann方法对二维封闭方腔自然对流换热进行研究. 通过数值模拟得到在不同Ra数和倾斜角θ下,封闭方腔内的流场、温度场的变化情况. 再根据流场、温度场分析Ra数、倾斜角θ对封闭方腔自然对流换热的影响. 结果表明,Ra数的增大会增强自然对流换热,而倾斜角的增加使得自然对流换热增减交替,当倾斜角为90°时,自然对流换热最弱.     

用晶格玻尔兹曼方法研究粒子在脉动压差下的运动

用晶格玻尔兹曼方法模拟脉动流场的形成过程中,发现脉动流场也是一个个的闭合环,但是由于受到入口脉动压差影响,涡流场不是一个完全稳定状态,而是在不断波动变化的.基于最近点法模拟单个粒子在涡流中的运动情况,发现粒子在涡流场中的运动呈现波动的形式,受到入13压强周期性扰动的影响,粒子的水平速度、竖直速度、角速度也呈周期性变化.     

基于插值的Lattice Boltzmann方法非均匀网格算法

提出了一种基于插值的latticeBoltzmann方法的非均匀网格算法 ,给出了计算步骤 ;对典型的二维恒定方腔流、恒定和非恒定圆柱绕流问题进行了模拟分析 ,所得结果的正确性证明了该算法是有效、可行和实用的     

平板有升力绕流的Lattice Boltzmann模拟

介绍了一种不同于传统流体力学数值方法的Lattice Boltzmann流体动力学的含体积力模型，并用此方法模拟了平板有升力粘性绕流，得到了与实验结果一致的升力及阻力系数。     

用格子玻尔兹曼方法研究粒子在涡流中的运动

格子玻尔兹曼方法是一种新的流体数值计算方法,它具有形式简单、相互作用局域、完全并行、边界条件易于施加等特点.基于此方法建立了粒子在涡流中运动的二维模型,其中粒子被看作刚性小球,涡流由开有出口和入口的空腔产生.研究中发现粒子的运动轨迹呈螺旋线状,随着运动轨迹半径逐渐增大最终流出涡流,粒子在涡流中的运动时间与其初始位置相关,粒子距涡流中心越近粒子的运动时间越长.此模型也可以用来研究血细胞在血管中的运动.     

Lattice Boltzmann方法及其应用

Lattice Boltzmann方法是目前国内外计算流体动力学（CFD）领域研究的热点之一，介绍了LB方法的数学模建、边界处理、算法、系统地分析了其特点，并指出了该方法存在的不足，提出了相应的改进措施，也具体计算了一些实际问题，为今后更深入的研究和广泛应用打下了基础。