一种水动力自由面LB模拟方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种水动力自由面LB模拟方法、系统及存储介质，通过获取针对目标水体的初始参数来导入设定的三维水动力自由面LB模型进行模拟运算，得到目标水体基于时间和空间的自由水面数据、流速数据和压力数据，以精准刻画输出目标水体自由水面、流速和压力的三维空间分布图。本发明专利技术基于传统的单相自由面LB模型，对其作用力项进行二阶精度改进，并将其与表面张力模型及SGS大涡模型结合后，可以实现目标水体自由水面、流场及压力的高效、精准三维模拟，相较于传统模型具有算法简单、拓展性强、并行性好和边界条件易于处理的优势。并行性好和边界条件易于处理的优势。并行性好和边界条件易于处理的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种水动力自由面LB模拟方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术属于流体模拟
，具体涉及一种水动力自由面LB模拟方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]具有自由水面的水体流动现象在水利工程中最为常见，实际水库都形成了巨大的水面，水面形态还会随着水位的涨落而变化。水库水面温度因长期受到大气和太阳辐射而变化，水面的改变也会影响到水库水温的分布。而水温分布的变化又会对水库水体的物理性质产生作用，进而影响水质环境和生态环境。因此，对带水面的水库区域流场进行高效精准模拟，是优化水利枢纽设计、水库运行调度方式，减轻水质水温变化带来的生态副作用的重要科学依据。
[0003]水库流场的模拟常规方法是通过两相流模型对水库区域的气相和液相进行求解，以获得交界面(即水面)的运动状态。现实水库不仅在空间上尺度巨大，而且具有复杂的几何体型，若采用两相流模型进行模拟计算，需要消耗的网格数量十分巨大。传统两相流模型同时对气相流体和液相流体进行计算和存储，涉及复杂的梯度计算，在大量的计算网格下，对计算机资源的消耗极高。在模拟水库水面运动这一问题上，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水动力自由面LB模拟方法，其特征在于，包括：获取针对目标水体的初始参数；将初始参数导入预置的三维水动力自由面LB模型进行模拟运算，得到目标水体基于时间和空间的自由水面数据、流速数据和压力数据，所述三维水动力自由面LB模型在单相自由面LB模型的基础上将一阶作用力项改进为修正二阶矩模型，并引入表面张力模型和大涡模型；根据目标水体基于时间和空间的自由水面数据、流速数据和压力数据得到目标水体的自由水面、流速和压力分布结果。2.根据权利要求1所述的一种水动力自由面LB模拟方法，其特征在于，所述三维水动力自由面LB模型包括修正二阶矩模型、表面张力模型和大涡模型，修正二阶矩模型为f
α
(x+e
α
δ
t
,t+δ
t
)
‑
f
α
(x,t)＝Ω+δ
t
F
αα
其中，F表征作用力项函数，f表征自由水面分布函数，x表征矢量位置参数，α表征方向参量，Ω表征碰撞算子参数，c
s
表征格子速度，δ
t
表征单位时间参数，t为时间参量，u表征水流速度参数，ω表征计算权系数，τ表征松弛时间参数，e表征格式速度参数，ρ表征水体密度参数；表面张力模型为表面张力模型为其中，f
inv
表征反向分布函数，f
inveq
表征反向平衡态分布函数，f
eq
表征正向平衡分布函数，ρ
G
表征界面处大气压力，β表征表面张力系数，n表征界面法向，θ
i
表征格子方向的角度，i表征格子方向，θ
n
表征质量梯度的角度，表征质量沿界面法向的梯度；大涡模型为其中，表征流场分布函数，c表征单位速度参数，τ
e
表征有效松弛时间。3.根据权利要求2所述的一种水动力自由面LB模拟方法，其特征在于，所述初始参数包括碰撞算子参数、水流速度参数、松弛时间参数、有效松弛时间、格式速度参数、水体密度参数、计算权系数以...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭培艺，刁伟，彭永勤，张绪进，杨文元，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：