用于可压缩Navier-Stokes方程的 格子Boltzmann模型

通过引入多速度和多能级，解除了标准格子Boltzmann方法用于可压缩Navier-Stokes 方程存在低Mach限制和一阶精度的限制，将模型的精度提高到二阶.     

低浓度固液两相流颗粒相本构关系的动理学分析

固液两相流的动理学理论认为固体颗粒相可用Boltzmann方程描述。从流场中的颗粒受力分析出发 ,应用动理学的 Chapman- Enskog法 ,探讨了低浓度固液两相流下的 Boltzmann方程的二阶近似解和颗粒相本构关系。结果表明 ,尽管颗粒所受相间力与两相脉动速度有关 ,但在两相脉动速度近乎无关的极限条件下 ,颗粒速度分布函数和颗粒相本构关系与快速颗粒流的相同。这样的极限条件在含粗重颗粒的两相流中可以近似实现     

格子Boltzmann方法中的几个问题

简单介绍了在格子Ｂｏｌｚｔｚｍａｎｎ方法的最新动态,分析了该方法目前存在的问题。给出了几种解决问题的途径,通过数值分析和理论分析得到,用格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法求解流体力学问题,有三方面的优点：（１）格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程是 维的,对流项是线性的,简单的松驰方程可以得到复杂的非线性的流体力学方程,已表现出数值稳定,结果准确等特点。（２）在不可压的极限下可以得到不可压缩Ｎ－Ｓ方程,压力由状态方     

完全气体格子Boltzmann热模型

为建立一种具有任意比热比的完全气体多速度格子 Boltzm ann热模型 ,引入粒子的势能来调整压能与热力学能的关系 ;利用 Chapm an- Enskog方法从 BGK型的格子Boltzmann方程推导出了 Navier- Stokes方程和能量方程。对一维正弦波形式的能量衰减过程进行了模拟 ,测得的热扩散率与理论预测值相吻合。还模拟了绕加热平板的二维强制热对流问题 ,结果合理     

１３—Ｂit多速格子气自动机模型的理论分析与模拟

运用流体离散运动论方法对１３－Bit多速正六边形格子气自动机模型进行了理论分析,在由格子Bolytzmann方程求得矩方程的基础上,根据Chapman-Enskog展开方法,导出了该模型的宏观热流体力学方程,从理论上证明了所建地于热流体力学问题描述的正确性。并给出了平板非等温流体绕流动现象的模拟结果。     

应用格子波尔兹曼模型模拟建筑物周围流场

采用格子波尔兹曼方法，应用三维格子波尔兹曼模型对不同雷诺数和不同宽高比的建筑物周围流场进行了模拟计算，结果证明随着雷诺数的增加出现了回流区，且雷诺数和宽高比越大，回流区的面积越大。由此可见，波尔慈曼方法用于模拟建筑物周围流场是可行的。     

基于格子Boltzmann方程的大涡模拟对湍流时空关联性的研究

将格子Boltzmann方程和大涡模拟(LBE-LES)相结合,提出适应于格子Boltzmann方法(LBM)的涡黏性亚格子尺度模型,开展均匀各向同性湍流时空关联性的研究.采用D3Q19格式计算湍流的三维能谱、湍动能耗散率和其它高阶统计量,与实验和直接数值模拟结果的比较表明,该模型比传统涡黏模型有明显改进.考察了不同亚格子模型预测湍流频率波数能量谱的能力,结果表明,尺度涡产生的横扫作用是造成小尺度涡时间去关联的主要因素,不同波数的频率能量谱之间有一定的相似性,横扫速度是描述湍流频率波数能量谱的特征量.     

用于涡流系统双分布函数的格子Boltzmann模型

提出一个格子Boltzmann模型应用于不可压缩流的涡流系统. 用两个分布函数分别定义涡量和流函数, 得到用两个格子Boltzmann方程建立的模型. 以数值为例, 得到一个比较好的方腔流动模式.     

惯性力影响的平面推力气浮轴承能量方程

为简化较大间隙时气浮轴承的数学模型,利用量纲分析方法推导了包含惯性力影响的三维平面气浮轴承的能量方程,得到温度一马赫数关系式.在壁面温度为常值条件下,气膜内的温度与马赫数有关:马赫数急剧增大时,轴承内温度快速下降;马赫数急剧减小时,温度迅速回升;马赫数为1时,最低温度与壁面温度相差20%.当轴承问隙内的气体处于亚音速流动时,温度降低,但降低的程度有限,近似计算轴承的动静态特性时可以忽略温度变化.使用CFD软件计算了较大间隙下气膜内的压力、温度和马赫数分布.结果表明,理论计算值与测试值吻合较好.     

热波方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法(LBM)研究热波方程, 构建了热波方程的格子Boltzmann模型, 运用该模型对一维和二维热波问题进行数值模拟, 并将LBM数值解与其他经典结果进行比较, 表明该方法可以用于模拟热波问题.     

用于Beltrami流的格子Boltzmann算法

给出Beltrami流动中流体质点位移的格子Boltzmann算法. 引入Beltrami涡流的概念, 并给出涡量和速度的结构. 应用格子Boltzmann算法模拟Beltrami流的Arnold-Beltrami-Chidress(ABC)解.     

变系数Wave-Like方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法研究变系数wave-like方程, 构建了变系数wave-like方程的格子Boltzmann模型. 先运用该模型对二维和三维wave-like问题进行数值模拟, 再将格子Boltzmann数值解与其解析结果进行比较. 结果表明, 该方法可以用于模拟变系数wave-like问题.     

用于可压缩Navier-Stokes方程的多速度级与多能级

构造了用于可压缩Navier Stokes方程的25 bit格子Boltzmann模型, 它具有3个速度级和3个能级. 令其局部平衡态分布函数具有质量、 动量和能量守恒, 同时假设平衡态分布函数满足高阶矩条件, 得到了具有二阶截断误差的可压缩Navier Stokes方程. 数值模拟表明, 所得结果比一阶模型的结果有较高的精度与分辨率.     

用于求解Poisson方程的格子Boltzmann模型

提出一个求解Poisson方程的格子Boltzmann模型.通过使用Chapman-Enskog展开和多尺度展开得到了在不同时间尺度下的系列偏微分方程及平衡态分布函数和具有三阶截断的误差修正Poisson方程.用该模型计算Kolmogorov流和Green-Taylor涡流,并与解析解进行比较,计算结果表明,数值结果与经典解析结果基本相符.     

用平均值法与最概然法推导粒子数分布不相等的一个实例

在统计物理中,通常认为平均值等于最概然值,对近独立子系(如:非定域玻耳兹曼粒子系统、玻色子系统、费米子系统)粒子数分布的推导可佐证此结论.然而,研究发现:用平均值法与最概然法推导的定域玻耳兹曼粒子数分布的结果不同,两者相差N倍,而N为系统的粒子数,且通常N是很大的量.     

计算可压缩流体流动的LB多速度模型

建立了用于计算可压缩流体流动的三速度六角形ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ模型，此模型要求粒子碰撞过程不仅满足质量和动量守恒，而且满足能量守恒．确定了此模型平衡态的形式，导出了此模型对应的宏观质量、动量和能量方程．此模型可用于计算具有温度变化的空气动力学问题．给出了一维压力波传播问题的计算结果．     

用格子Boltzmann方法模拟KdV-Burgers方程的激波解

采用单弛豫形式的格子Bohzmann方程，建立KdV—Burgers方程的Boltzmann模型，并数值模拟了KdV—Burgers方程的激波解．     

二维对流扩散方程的格子BGK模拟

用D2Q4模型给出二维对流扩散方程的带修正项的BGK型格子Boltzmann方法.数值模拟与理论结果相吻合.     

离散空间直接建模的计算流体力学方法

本文提出了一种发展适合多尺度、多物理流动的CFD格式的全新途径,即直接在离散空间利用物理模型的跨尺度演化解来建立数值格式的新方法.与直接离散偏微分方程的传统做法相比,基于离散空间直接建模构造出的数值方法考虑了网格尺度和物理模型之间的匹配,能做到不同尺度上物理模型的连续过渡,从而实现对多尺度流动的高效模拟.Boltzmann方程的模型演化解为直接建模方法提供了重要的支撑.本文提出了直接建模构造计算流体力学方法的理论基础,并给出了在建立统一气体动理学格式中的成功运用,验证了新方法的可行性和优越性.     

复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann模型分析解

利用格子Boltzmann模型中的Chapman分析方法, 给出系列偏微分方程以及Chapman多项式的一般形式, 通过求解复Ginzburg-Landau方程的平衡态分布函数, 给出不同时间尺度上分布函数的表达式, 进而得到复Ginzburg-Landau方程的格子Boltzmann分析解.