血液在分叉管栓塞的晶格玻尔兹曼方法研究

基于对血栓形成机理问题,建立了血液在分叉血管中流动的晶格玻尔兹曼模型,研究在不同压差、压积下血栓的形成机理。模型用刚性小球代替红细胞,为了使模拟更符合实际,在管壁与小球之间增加了摩擦力。结果表明,压积越大越容易发生堵塞,压差越大越不容易发生堵塞,在入口以及分叉处最易发生堵塞。     

滚法推拿驱动下血液流的晶格玻尔兹曼方法模拟

通过建立晶格玻尔兹曼方法中正弦式的滚法推拿模型,研究了动脉血管中没有压差、没有脉动时推拿对血液流的驱动.展示了在推拿作用下血管内的流场的变化,并分析该变化流场的物理机制.     

用晶格玻尔兹曼方法进行气液相变虚拟实验

用晶格玻尔兹曼方法真实地再现了过饱和气体成核凝结成液滴的过程.通过用品格玻尔兹曼方法接近真实地模拟气液相变虚拟实验,创造性地将复杂系统模拟方法用于大学物理虚拟实验,可以有效地给学生创设了建构知识的学习环境.     

用晶格玻尔兹曼方法研究滚法推拿

用晶格玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method-LBM )研究血液微循环中血液的运动,通过将毛细血管近似为弹性管,把血浆和红细胞内容物视为不可压缩的牛顿流体,而其中膜和毛细血管用曲线边界条件实现,流体对膜的作用力并用压力张量积分法计算.运用让弹性管发生周期性的形变模拟中医滚法推拿的手法,探索中医推拿的活血化淤的原理和微循环的机理.     

基于晶格Boltzmann方法的CUDA加速优化

为提高流体的计算效率并保证结果的准确性,利用CUDA编程平台和GPU强大的浮点计算能力,实现了基于晶格玻尔兹曼方法的泊松流模拟计算加速。设计了线性寻址和下标寻址2种不同寻址方式,将这2种寻址方式分别应用到晶格玻尔兹曼程序的格点碰撞、迁徙流动、宏观量计算等步骤中,并探讨2种寻址方式对程序计算效率带来的影响。同时在程序中使用统一内存管理,通过这样的方式开辟内存的变量可在主机端和设备端同时使用,简化了代码复杂度,同时降低了频繁为变量开辟内存带来的消耗。使用Intel~?Xeon~?E-52620 v4 CPU,Nvidia Quadro GP100 GPU进行计算,在线性寻址方法和下标寻址方法中分别获得了71倍和25倍CPU串行代码的加速比。     

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.     

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.     

LBM晶格结构对纳米薄膜超快传热过程影响

超快激光加热技术在微纳米器件制造中发挥着重要作用,研究超快激光作用在靶体内部的超快传热过程对器件的热设计有着重要意义。文章基于格子玻尔兹曼方法研究了纳米薄膜的超快传热过程,围绕不同晶格结构对比分析了纳米薄膜内部的能量密度分布,探索了薄膜内部的声子输运特性。结果表明：纳米薄膜受到激光加热后,在应用D2Q9和D2Q5模型得到的结果中,薄膜内部能量均以“波状”形式传递且整体趋势相同,但D2Q9模型得到的数值要略低于D2Q5模型;通过对比应用D1Q3与D2Q9模型得到的结果,发现沿薄膜厚度方向上的能量密度差异较大,说明研究纳米薄膜内部超快传热过程时,不能忽略沿薄膜径向传递的能量。     

建立熵玻尔兹曼关系的简单方法

本文用一种简单的方法建立了熵的玻尔兹曼关系式。这种既简单又严谨的方法,用于工科物理和普通物理课程中,能够使学生更好地理解熵的物理意义。     

基于格子玻尔兹曼方法的岩心切片渗流通道研究

格子玻尔兹曼方法以其能够处理复杂几何边界,在数字岩心多孔介质流动模拟中被广泛应用。以渤海S油田东营组储层数字岩心切片为研究对象,在图像处理基础上,运用格子玻尔兹曼方法开展二维孔隙流动模拟及速度场表征,通过改变模拟条件,分析不同生产压差、孔喉优化对切片渗流通道的影响。结果表明,生产压差仅能改变各通道的渗流速度;岩石孔径是影响渗流通道分布的主要因素;孔喉优化能够有效调整渗流通道,提高微观孔隙波及程度。     

通用的插值补充格子Boltzmann方法应用于计算气动声学

提出将通用的插值补充格子Boltzmann方法（GILBM）应用于非均匀网格进行计算气动声学研究. 通过顶盖驱动方腔流、低雷诺数圆柱绕流算例验证GILBM数值模拟方法的正确性. 在此基础上,将该方法应用于高斯脉冲传播、周期性声源传播、二维圆柱绕流的气动噪声计算. 研究结果表明,GILBM方法可以在非均匀网格上较好地模拟高斯脉冲及周期性声源声波的传播过程,计算结果与解析解较吻合. GILBM方法能够模拟非均匀贴体网格下的圆柱曲面边界由于涡脱落造成的气动噪声的产生和传播过程,可以较好地捕捉到近场及远场的声压传播. 圆柱绕流声学特性呈现出偶极子现象,计算结果与参考文献较吻合,证明采用GILBM方法在非均匀网格中模拟声传播问题的正确性及求解气动声学问题的可行性.     

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.     

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     

格子Boltzmann方法求解一维黏性Burgers方程的适用性研究

在物理、化学和生物等领域，特别是在环境科学和工程领域最常用的数学模型就是对流扩散方程.传统的数值计算方法，如有限差分法和有限元法等，已经发展了许多方法用于求解这类方程，但在求解对流占优方程的时候，结果尚不能完全令人满意川.近十几年发展起来的格子BoltZm~方法(l     

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.     

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。     

Investigation on the three-dimensional multiphase conjugate conduction problem inside porous wick with the lattice Boltzmann method

A lattice Boltzmann model is developed for investigating the heat conduction process inside the three-dimensional random porous media. Combined with the algorithm for the reconstruction of the three-dimensional porous media, this model is used to investigate the transient heat conduction process inside the porous wick of CPLs/LHPs, which is vital for analyzing the startup stability of a CPL/LHP. The temperature distribution inside the porous wick is obtained and the influence of the porosity and the heat lo...     

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。