二维湍流外力尺度影响的格子Boltzmann方法研究

该文基于格子Boltzmann方法,研究系统外力尺度kmax/kf对二维湍流的能谱和统计行为的影响。考虑了两种系统外力(高斯力和Kolmogorov力)和三种外力尺度max/fk k。在不存在线性摩擦力情况下,验证了描述二阶涡量结构函数与能谱关系的Benzi理论。研究表明:当外力尺度kmax/kf逐渐增大时,Kolmogorov外力情况下的二阶涡量结构函数与能谱之间的关系逐渐符合Benzi理论。在存在线性摩擦力情况下,出现能谱双能级。随着外力尺度kmax/kf逐渐增大,Kolmogorov外力情况下的直接惯性区能谱逐渐接近Kraichnann理论。在两种系统外力情况下涡量场和速度场的概率分布函数(PDF)具有指数尾迹,与Falkovich和Lebedev理论预测的结果一致。PDF随着kmax/kf增加有更大的峰度(Kurtosis),这意味着在直接级联惯性区具有更强的间歇性。     

基于格子波尔兹曼模型的图像去噪

 Perona 和 Malik提出的各向异性的扩散模型存在着模型不稳定、图像灰度容易产生"阶越"现象等缺陷.本文通过在格子波尔兹曼各向同性扩散模型的网格点间加入跨膜介质,建立了格子波尔兹曼各向异性扩散模型.该模型中前向扩散过程占据了主导作用,因而是稳定的.实验分析表明,该模型很好地解决了P-M模型存在的灰度"阶越"现象,处理结果具有更高的峰值信噪比.     

格子Boltzmann并行程序的优化与性能分析

基于现代计算机的多级存储结构,采用消息传递并行编程模型对格子Boltzmann并行程序进行了Cache优化.实验结果表明,优化后的程序能够减少80%的Cache缺失,性能提高20%,而且经过预处理的并行程序性能也有很大提高.     

Winkler地基上黏弹性输流管的参数共振稳定性

本文研究了黏弹性输流管在Winkler地基上的横向振动。管道的黏弹性材料用Kelvin本构关系描述,在两端铰支边界条件下,对系统的控制方程应用直接多尺度法建立相应的可解性条件,得到了系统次谐波共振和组合共振的稳定性边界条件,考察了系统的各种参数如阻尼、脉动流速、质量比、弹性地基对稳定性边界条件的影响。     

格子Boltzmann算法并行性能的系统分析

从处理器映射方式、域分解方式、通信开销、通信模式、可扩展性等方面对格子Boltzmann算法的并行性能作了全面系统的分析,并提出了对该类并行程序效率定量化分析的方法。经过相应的测试与分析,说明该方法对提高大规模并行计算的效率具有指导作用。