基于格子玻耳兹曼的等离子射流场数值模拟

采用格子玻耳兹曼(LB)方法建立了等离子射流温度场和速度场的计算模型，与传统数值方法相比，LB方法具有直观的物理背景．用正六边形7-bit网格划分计算区域，通过选取适当的两套平衡分布函数和采用Chapman-Enskog展开及多尺度技术导出了等离子射流场的宏观方程，并将计算结果与已有文献的实验结果进行了比较，验证了计算模型的有效性；计算结果表明，减小紊流粘度可以提高射流的能量密度和有效长度．     

基于XDLVO理论的黏性泥沙絮凝模拟格子玻耳兹曼模型

引入XDLVO理论（extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory）描述颗粒间作用力,建立了黏性泥沙絮凝的格子玻耳兹曼模型,利用该模型模拟由不等速沉降引起的黏性泥沙絮凝,分析不同黏土矿物泥沙颗粒对泥沙絮凝的影响,并探讨泥沙絮凝机理.模拟结果表明,不同黏土矿物的絮凝难易程度有所不同,伊利土最容易絮凝,其次是高岭土,蒙脱土絮凝能力最差,该絮凝沉降规律与前人的实验观测结论一致.     

巧导玻耳兹曼方程

玻耳兹曼方程给熵函数以明确的统计意义,它指出,某个宏观状态的熵等于玻耳兹曼常量κ乘以相应微观状态数的对数。它把宏观物理量与微观性质有机地联系起来了。探究其导出过程,对于更深层次地理解玻耳兹曼方程具有十分重要的意义。     

玻耳兹曼分布律的推导

应用吉布斯正则系综导出了玻耳兹曼分布律 .     

玻耳兹曼熵的演变过程

熵概念自克劳修斯1865年提出以来被赋予多种解释,其中玻耳兹曼的统计解释有广泛影响。玻耳兹曼熵关系式被人们熟知,但玻耳兹曼熵概念探究历程没有得到重视。通过梳理玻耳兹曼在不同时期发表的论文,解读其逐步推进熵概念的研究过程,从最初力学原理解释热力学第二定律再到推广麦克斯韦速度分布律;1868年提出量子化观念,进一步统计解释热力学第二定律和熵关系式。其中经历的几个重大突破是不断创新的过程,对当今科学创新仍有借鉴作用。     

玻耳兹曼分布律的推导

应用吉布斯正则系统导出了玻耳兹曼分布律。     

玻耳兹曼分布律的推广和应用

通过对玻耳兹曼分布律的推广,从而证明能均分定理.     

基于玻耳兹曼原理的图像分割算法

针对图像分割算法中存在的难以自动处理和范化能力差等问题，基于热力学的玻耳原理和Metropolis准则，设计了一种新颖的图像分割算法．该算法在无需预先设定阈值的情况下，可高速地获得单像素、连续轮廓边界的分割图像，并通过调节温度系数，实现图像由概略到细节的分割，因此避免了过分割现象．该算法的分割时间随温度系数的减小而增加，而温度系数的减小造成分割类数增多所导致的像素点重复计算问题，可通过并行计算来改进．由对比实验证明，该算法在快速性、自动处理程度和范化能力性能指标上，明显优于常用的K聚类和可控竞争惩罚学习等图像分割算法．     

Selkov反应扩散系统激发性的晶格玻耳兹曼方法模拟

用晶格玻耳兹曼方法数值模拟Selkov反应扩散系统的定态解,对系统从偏离平衡的状态回到平衡态所经历的路径进行分析,得到激发性存在的结论;模拟简单螺旋波的产生过程,给出简单螺旋波的波头轨迹。     

圆柱绕流的LBM模拟

Lattice Boltzmann Method(LBM)是一种近年来发展的一种数值方法。它具有并行效率高,边界处理简单的特点。本文采用一种能对曲线边界进行较好处理的方法,用LBM对Re=100圆柱绕流进行了计算,计算结果和经典结果一致。进一步,对柱群间复杂流场做了模拟,结果表明,此方法在处理复杂边界是有效的,并且具有较好的并行效率。     

方法对于大粘度差两相流的模拟

为了模拟具有大粘度差的两相流,对Boltzmann(LB)方法中的伪势多组分模型进行了改进.伪势模型将粒子作用力转化为速度形式,再将其引入离散的LB方程.改进模型把力的添加形式变为将力离散处理后,引入离散的LB方程中,以此提高数值计算的稳定性.该模型能够比原伪势模型得到更小的虚假速度和更大的粘度差.通过对沥青-水的大粘度差两相流体和粘性指进现象的模拟,验证了改进模型的正确性和有效性.该模型具有较好的适用性,它能模拟的两相流体最大粘度差可达到4 510倍.     

基于Lattice Boltzmann方法的方柱绕流模拟

从分子动力论出发,探讨了模拟不可压缩粘性流动的Lattice Boltzmann（LB）方法．根据粒子平衡分布函数和非平衡反弹思想,提出了高效的出口边界条件处理格式．结合区域分裂技术设计了适合集群计算机运算的LB并行算法,并用C＋＋程序语言开发了LB并行计算程序．通过对不同雷诺数时的方柱绕流模拟,验证了本文方法的有效性,同时详细分析了雷诺数对方柱绕流特性的影响．     

基于格子玻尔兹曼方法的自仿射粗糙裂隙渗流模拟

基于格子玻尔兹曼方法模拟研究了自仿射粗糙裂隙的渗流特征.通过连续随机叠加技术,生成了不同粗糙指数的自仿射粗糙裂隙.为验证格子玻尔兹曼方法,将格子玻尔兹曼结果与泊肃叶流解析解对比.通过格子玻尔兹曼方法与自仿射粗糙裂隙技术的结合,成功模拟了粗糙裂隙内部的流场分布,并分析了粗糙裂隙内部的渗流路径与水力等效隙宽的变化.结果表明,不均匀的隙宽分布对裂隙的流场分布影响较大;尽管两组裂隙内部的Re一致,但其最大流速有一定差异.     

用格子Boltzmann方法模拟正弦曲线底边方腔内流动

采用格子Boltzmann方法数值模拟正弦曲线底边方腔内流动, 分析了格子Boltzmann方法处理曲线边界的特性.在曲线边界的处理中采用二阶精度的曲线边界处理方法, 将反弹格式和内插法相结合, 计算方法可靠、准确且易于执行.计算了流线图、等涡线图和涡心位置, 并分析了流场随Re数的变化.     

波形板内流场的格子波尔兹曼模拟

利用格子波尔兹曼方法模拟了波形板复杂流道的流场,计算了流场的状态。采用的是十三点格子波尔兹曼模型,边界处理成无滑移、反弹边界。结果表明,该模型与其他数值计算方法相比,能更方便地处理边界,因此能有效、精确和稳定地模拟复杂流动现象。     

基于被动标量格子Boltzmann 方法的翼型绕流数值模拟

采用格子Boltzm ann方法(lattice Boltzm ann m ethod,LBM)中的被动标量模型,不考虑温度的影响,采用合适的密度分布函数和碰撞处理,并在一般坐标系下完成迁移过程的插值。固壁边界条件采用无滑移边界条件,模拟了雷诺数为60 000,攻角分别为0度和8度状态下的NACA0012翼型绕流。其翼型表面流线图和压力云图分布结果均与D2Q9模型结果吻合较好,证明该方法能够很好的模拟低速翼型的绕流。并且,在方程中加入等离子体激励器简化的作用力模型,初步达到带攻角下流动分离的控制效果,证明了该方法在带有体积力项流动的数值模拟方面的优良特性。     

气体微尺度流动的格子Boltzmann模拟

采用反弹-镜面反射(BSR)组合边界格式的格子Boltzmann方法(LBM)对气体微尺度流动进行了模拟计算,模拟结果能够与已有的研究结果较好吻合.分析了BSR组合边界格式中比例系数的选取与Knudsen数的关系,研究结果表明,当Kn∈(002,016)时,比例系数随Knudsen数的增加呈现先减小后增大的趋势,当Knudsen数约在0055~0072范围内时,比例系数有最小值.在此基础上,对BSR组合边界格式中的比例系数进行了修正,明显改善了数值计算的结果,为微尺度气体流动的LBM模拟提供了参考.     

非均匀格子Boltzmann方法模拟方柱绕流

应用非均匀格子Boltzmann方法对方柱绕流的三种情况进行详细数值模拟，在第1种情况中，方柱位于流场中央，模拟了卡门涡街现象，给出了斯特鲁哈数随雷诺数变化曲线；在第2种情况中，方柱位于流场壁面，分析了雷诺数对方柱后回流区的影响；在第3种情况中，两方柱并列在流场中央，考察了方柱间距对流场的影响。     

基于GPGPU的LBM障碍绕流的实时模拟

基于显卡的通用计算(GPGPU)是近年来并行计算和快速绘制的热点.格子Boltzmann方法(LBM)作为流体动力学的新方法,其并行性好,常常用于基于物理的流体模拟,且具有适用于复杂边界障碍的特性,但计算较为复杂.利用GPGPU技术来加速LBM的流体计算模型,构建了基于图形处理器(GPU)的流体计算框架,实现了格子Boltzmann计算的D2Q9和D3Q15模型,并用于实时的障碍绕流模拟.