一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法技术

本发明专利技术公开了一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法，解决了现有网格加密计算效率低、复杂度高计算量大的弊端，其技术方案要点是在粗网格和细网格的交界处记录两列已经加细的粗网格点和加细后生成的细网格点，形成设定的缓冲区的网格点；对缓冲区的多层网格进行初始化，并分别对粗网格及细网格的网格点进行LBM演化，至多层网格的粗网格和细网格在时间上一致；分别对粗网格及细网格根据设定的插值公式进行空间插值计算，获得粗网格及细网格的分布函数；进行流场信息量的计算，本发明专利技术的一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法，在不同层次网格的交接处设置缓冲区，降低了计算方法和算法的复杂度，提高了方法的并行性及计算结果精度，缩短了计算时间。

A LBM evolution method with buffer

【技术实现步骤摘要】
一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法
本专利技术涉及流体动力学计算领域，特别涉及一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法。
技术介绍
格子Boltzmann方法源于格子气自动机方法(LGCA)，而LGCA是更广泛的元胞自动机(CA)在流体力学中的应用。20世纪50年代VonNeumann率先提出在时间和空间都离散的CA数学模型，并将其应用于模拟生物的自复制功能。此后，Broadwell等在提出了用于研究流体激波结构的离散速度CA模型，但时间和空间还是保持连续的。由于CA可以从微观的角度以粗粒度的尺度数值求解非线性偏微分方程描述的宏观物理体，所以为了研究流体的运输性质，法国的Hardy、Pomeau和Pazzis首次提出基于CA的完全离散HPP模型。在该模型中，流体被离散成一系列粒子，且在时间和空间也被离散到规则的正方形格子上。HPP模型满足质量守恒和动量守恒定律，但是由于正方形格子缺乏足够的对称性，HPP模型中的应力张量不能满足各向同性，且存在伪随机守恒量使得HPP模型不能恢复Navier-Stokes方程的非线性项和耗散项，因此HPP模型并没有被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法，其特征是，包括有以下步骤：/n在粗网格和细网格的交界处记录两列已经加细的粗网格点和加细后生成的细网格点，形成设定的缓冲区的网格点；/n对缓冲区的多层网格进行初始化，并分别对粗网格及细网格的网格点进行LBM演化，至多层网格的粗网格和细网格在时间上一致；/n分别对粗网格及细网格根据设定的插值公式进行空间插值，计算获得同一时间缓冲区上粗网格及细网格的分布函数；/n进行流场信息量的计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种带缓冲区的多层网格LBM演化方法，其特征是，包括有以下步骤：
在粗网格和细网格的交界处记录两列已经加细的粗网格点和加细后生成的细网格点，形成设定的缓冲区的网格点；
对缓冲区的多层网格进行初始化，并分别对粗网格及细网格的网格点进行LBM演化，至多层网格的粗网格和细网格在时间上一致；
分别对粗网格及细网格根据设定的插值公式进行空间插值，计算获得同一时间缓冲区上粗网格及细网格的分布函数；
进行流场信息量的计算。


2.根据权利要求1所述的带缓冲区的多层网格LBM演化方法，其特征是，二层网格中，粗网格的分布函数通过中心差分格式获得，具体公式为：



式中，i为二层网格模型的9个离散方向，Ci(i＝0，1，2，…，8)表示粗网格点，Ri(i＝0，1，2，3)表示细网格。


3.根据权利要求2所述的带缓冲区的多层网格LBM演化方法，其特征是，二层网格中，细网格R0，R1，R2和R3的分布函数由粗网格C0，C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7和C8这8个点上的分布函数插值获得，具体格式见如下：












i是二层网格模型的9个方向，取值范围为0，1，…，8，(j＝0，1，2，3)表示从粗网格插值到细网格上的分布函数,(n＝0，1，2，…，8)表示粗网格Cn上的fi分布函数。


4.根据权利要求3所述的带缓冲区的多层网格LBM演化方法，其特征是，LBM演化，演化方程如下：
fi(x+eiδt,t+δt)-fi(x,t)＝Ωi,
其中f为密度分布函数，x为空间位置，t为时刻，δt表示时间间隔，i为离散速度模型的速度方向，τ为格子无量纲松弛时间，Ωi是碰撞项；
演化方程可分为碰撞及迁移两个过程，分别为：
碰撞过程：fi+(x,t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智翔，王振华，刘慧超，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海;31