基于精确差分的格子玻尔兹曼模型高精度流体模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于精确差分的格子玻尔兹曼模型高精度流体模拟方法，包括如下步骤：（1）建立流体力学模型；（2）计算分子间作用力；（3）求解粒子密度分布函数；（4）计算宏观物理量并判断迭代收敛。这种方法能通过提高梯度计算的精度，减少分子间作用力计算中产生的误差，从而降低多相流模拟中的数值误差，提高模型的数值稳定性，使得模型能够模拟大密度比流体系统的同时能有效地降低虚速度，进一步增强模型在实际工程中的应用能力。模型在实际工程中的应用能力。模型在实际工程中的应用能力。

【技术实现步骤摘要】
基于精确差分的格子玻尔兹曼模型高精度流体模拟方法


[0001]本专利技术涉及计算流体力学和计算机数值模拟领域，具体是一种基于精确差分的格子玻尔兹曼模型高精度流体模拟方法。

技术介绍

[0002]多相流在自然界和工农业生产中普遍存在，如常见的雨雾及河道含沙水流、蒸汽冷凝传热、喷墨打印、农药喷洒等等。研究多相流的基本理论和规律，对人们的生产生活与促进工农业的发展具有重要意义。然而，由于多相流体所涉及的物理现象的复杂性，目前对多相流的数值模拟仍然存在着许多困难。格子玻尔兹曼方法(LBM)因其物理背景清晰、算法简单、处理复杂边界方便、效率高以及天然并行化等优点而受到了人们的青睐，目前已逐渐发展成为一种有效的模拟复杂多相流系统数值方法。
[0003]LBM在模拟多相流问题时，常用二阶精度的各向同性差分方案(isotropic difference scheme)来计算密度、有效质量和化学势等物理量的梯度。在密度比较小的流体系统中，使用该方法计算梯度带来的离散误差在可接受范围内，尚能够较好地模拟一些多相流体系统。然而在实际的工程应用中，很多流体系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于精确差分的格子玻尔兹曼模型高精度流体模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立流体力学模型：利用格子玻尔兹曼方程，采用二维九速模型离散网格，对模拟问题建立流体力学模型，所述格子Boltzmann方程表达式为：f
i
(x+e
i
δt,t+δt)
‑
f
i
(x,t)＝
‑
M
‑1·
S
·
[m
‑
m
(eq)
]+F
i
ꢀꢀꢀ
(1)，其中f
i
(x,t)是在格子点x处，时间t下的粒子分布函数；e
i
是i方向上的离散速度；F
i
是外力项；S是由驰豫时间组成的对角矩阵，M为一个正交变换矩阵；m为粒子密度分布函数f＝(f0,f1,
…
,f7,f8)
T
的速度矩，m
(eq)
为平衡粒子密度分布函数f
(eq)
＝(f
0(eq)
,f
1(eq)
,
…
,f
7(eq)
,f
8(eq)
)
T
的平衡矩，所述的平衡粒子密度分布函数计算公式为：其中是格子声速，c＝δ
x
/δ
t
为格子速度，δ
x
为格子步长，δ
t
为时间步长；ρ为流体密度；ω
i
为权重系数，其取值为：ω0＝4/9，ω1‑4＝1/9，ω5‑8＝1/36；u为流体速度，通过M可把粒子分布函数f线性变换到矩空间中：m＝M
·
f,m
(eq)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃章荣，陈文博，朱剑飞，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：