多松弛时间格子Boltzmann方法的黏滞吸收边界

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作者 姜春涛 周辉 +2 位作者 夏木明 唐瑾璇 王颖 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1030-1038,I0010,I0011,共11页

当介质的几何结构复杂或者内部存在强物性界面时,传统的地震波正演模拟方法的计算结果往往难以满足实际精细波场计算的要求。多松弛时间格子Boltzmann方法(MRT-LBM)是一种新兴数值模拟方法,具有稳定性好、计算精度高、边界处理灵活等优... 当介质的几何结构复杂或者内部存在强物性界面时,传统的地震波正演模拟方法的计算结果往往难以满足实际精细波场计算的要求。多松弛时间格子Boltzmann方法(MRT-LBM)是一种新兴数值模拟方法,具有稳定性好、计算精度高、边界处理灵活等优点。针对MRT-LBM数值模拟时面临的人工截断边界,提出了一种基于多松弛参数的黏滞吸收边界方案。由于边界反射的压制效果对衰减参数很敏感,因此通过大量数值模拟实验选择了最优参数组合,获得了适用性强的吸收边界条件。该吸收边界条件的算法简单,且可扩展性强。最后应用均匀模型和简单非均质模型验证了其吸收效果,并用复杂的BP模型验证了其适用性。 展开更多

关键词 波场模拟 多松弛时间格子boltzmann方法(mrt-lbm) 衰减参数 组合优化 多松弛参数 黏滞吸收边界

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微通道内声传播格子Boltzmann建模及其特性研究

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作者 杨雨 余江波 +3 位作者 苏娜娜 张新翠 单鸣雷 韩庆邦 《应用声学》 北大核心 2025年第2期312-323,共12页

吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用,其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸小且结构复杂,有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子Boltzmann方法构建了微通道内声传播模型,并引入了声... 吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用,其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸小且结构复杂,有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子Boltzmann方法构建了微通道内声传播模型,并引入了声学无反射边界以消除声波反射的影响。通过构建单/双层微通道声传播模型,探究了波长、通道宽度对声传播的影响及水平声压幅值的分布情况。进而通过在微通道上放置凹凸固体块模拟粗糙微通道环境,研究声波经过粗糙微通道后的变化,分析固体块的长度对声传播的影响,并将声波经过两种固体块的声压幅值差进行对比。研究结果证明格子Boltzmann方法可以有效地描述微观尺度下通道内声波的传播过程,从流体力学角度描述声场的分布,为声流固耦合相关领域的模拟计算的应用提供参考。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 微通道 声传播 多松弛模型

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雨水在沥青混凝土中饱和渗流的多松弛时间格子Boltzmann法模拟

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作者 杨大田 杨礼明 周乾 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期146-151,共6页

为了细观地研究水对沥青混凝土耐久性的影响,准确地描述雨水在沥青混凝土饱和渗流规律,用数字图像方法建立了7种不同孔隙率的沥青混凝土数字模型,利用多松弛时间格子Boltzmann法模拟了雨水在重力作用下在沥青混凝土渗流过程,发现孔隙率... 为了细观地研究水对沥青混凝土耐久性的影响,准确地描述雨水在沥青混凝土饱和渗流规律,用数字图像方法建立了7种不同孔隙率的沥青混凝土数字模型,利用多松弛时间格子Boltzmann法模拟了雨水在重力作用下在沥青混凝土渗流过程,发现孔隙率约为14.9%时x方向渗透速度突然增大;y方向渗透速度与孔隙率相关性较差;随着孔隙率增大,模型的孔隙通道复杂性越小;孔隙率约为15.6%时x方向渗透系数和y方向渗透系数突增,x方向渗透系数比y方向渗透系数约大2倍。因此,多松弛时间格子Boltzmann法可细观地描述雨水在沥青混凝土孔隙中渗流规律。 展开更多

关键词 雨水 沥青混凝土数字模型 饱和渗流 多松弛时间格子boltzmann法

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惯量松弛因子在格子Boltzmann 方法中的应用 被引量：2

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作者 王颖娟 龚光彩 +2 位作者 石星 龚子彻 刘永超 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期195-206,共12页

格子Boltzmann方法作为一种较成熟的数值模拟方法被广泛应用到了各个领域,尤其在解决多孔介质问题时有其独特的优越性,但当流动问题过于复杂时计算效率较低.因此本文将惯量松弛因子引入到格子Boltzmann方法中,对二维、三维顶盖驱动方腔... 格子Boltzmann方法作为一种较成熟的数值模拟方法被广泛应用到了各个领域,尤其在解决多孔介质问题时有其独特的优越性,但当流动问题过于复杂时计算效率较低.因此本文将惯量松弛因子引入到格子Boltzmann方法中,对二维、三维顶盖驱动方腔流动进行了数值模拟.模拟分别从计算效率、计算精度、以及计算稳定性等方面将使用不同惯量松弛因子所得的结果与基准解进行比较,并进行讨论和分析.结果显示当惯量松弛因子取0.03到0.05之间时能使模拟结果在保持较高精度的同时提高计算效率,而且随着惯量松弛因子的增大计算效率提高得也越快,在工程材料与能源环境领域将有着重要应用. 展开更多

关键词 惯量松弛因子 格子boltzmann方法 顶盖驱动流 计算效率 收敛速度

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基于格子Boltzmann方法的非常规天然气微尺度流动基础模型 被引量：15

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作者 赵玉龙 刘香禺 +1 位作者 张烈辉 单保超 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期156-165,共10页

基于相似准则和气体真实物性参数提出一种格子Boltzmann模型中选取无因次松弛时间的新方法,同时考虑边界努森层的影响对无因次松弛时间进行修正,结合壁面二阶滑移边界条件推导出相应组合反弹/镜面反射边界条件中的关键参数,从而建立了... 基于相似准则和气体真实物性参数提出一种格子Boltzmann模型中选取无因次松弛时间的新方法,同时考虑边界努森层的影响对无因次松弛时间进行修正,结合壁面二阶滑移边界条件推导出相应组合反弹/镜面反射边界条件中的关键参数,从而建立了基于格子Boltzmann方法的适用于高温高压条件的非常规天然气微尺度流动模拟新模型。将甲烷气体在无限长微通道中的体积力驱动流动及长直微通道中受进出口压差驱动流动的模拟结果与文献中数值解及解析解进行对比,验证了模型的准确性,并对无因次松弛时间修正式进行优选。结果表明,新模型可以有效表征非常规天然气微尺度流动条件下的滑脱效应、压缩效应、气体稠密性及边界努森层影响;实现了对气体真实流动条件更加全面的表征,可作为微纳尺度非常规天然气流动模拟研究的基础模型。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 无因次松弛时间 微尺度流动 相似准则 滑脱效应 压缩效应 非常规天然气

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基于格子Boltzmann方法的液压激振管道压力冲击的研究 被引量：6

6

作者 袁鑫 吴万荣 郝前华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期250-257,共8页

为研究液压激振管道的压力冲击问题,引入一种基于介观粒子的格子Boltzmann方法,建立液压激振管道的多松弛格子演化模型,模拟阀门关闭引起的管道压力冲击;在不同阀门关闭时间、不同流速变化条件下,分析管道压力冲击的变化规律以及管道中... 为研究液压激振管道的压力冲击问题,引入一种基于介观粒子的格子Boltzmann方法,建立液压激振管道的多松弛格子演化模型,模拟阀门关闭引起的管道压力冲击;在不同阀门关闭时间、不同流速变化条件下,分析管道压力冲击的变化规律以及管道中速度场对压力的影响。仿真分析结果表明:关阀时间与管道压力波周期的关系是影响管道压力冲击的根本原因;通过与传统有限体积法的模拟结果进行对比,得出格子Boltzmann方法能较好地模拟液压激振中管道的压力冲击,与传统方法模拟结果有较好的一致性,且格子方法的运算效率更高;速度场的分析表明,速度瞬变是压力瞬变的根本原因。两种分析方法对比表明,格子Boltzmann方法方法具有易于编程实现、计算效率高等特点,可以应用于复杂液压激振系统的分析研究。 展开更多

关键词 液压激振 格子boltzmann方法 多松弛 管道 压力冲击 速度场

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基于格子Boltzmann方法的船舶风力助推转子绕流特性 被引量：3

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作者 穆鑫 王蛟 +3 位作者 苏石川 耿珊珊 Verendiaikin German 李毅 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第7期111-117,共7页

风力转子推进装置节能环保,降低推力成本,有利于船舶行业的绿色发展。基于多松弛格子Boltzmann方法,对并列风力助推转子绕流进行数值模拟。首先模拟单圆柱绕流的流动特性,以验证程序的可靠性,重点探究双圆柱的间距比和转速比对圆柱绕流... 风力转子推进装置节能环保,降低推力成本,有利于船舶行业的绿色发展。基于多松弛格子Boltzmann方法,对并列风力助推转子绕流进行数值模拟。首先模拟单圆柱绕流的流动特性,以验证程序的可靠性,重点探究双圆柱的间距比和转速比对圆柱绕流特性的影响。获取圆柱的升阻力系数以及尾流流型,验证临界转速比的存在。结果显示:旋转可以有效地抑制涡的生成和脱落,当转速比达到临界转速比时,漩涡彻底消失,流场变得稳定;时均升力系数的绝对值和时均阻力系数随转速比的增大分别增大和减小。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 风力助推转子 多松弛 曲线边界

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一种稳定的浸没边界-格子波尔兹曼方法 被引量：1

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作者 吴杰 舒昌 赵宁 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期316-321,共6页

基于强制边界条件的浸没边界-格子波尔兹曼方法(Immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB-LBM)提出了一种稳定的IB-LBM。在该方法中,采用了具有良好稳定性的多松弛时间(Multi-relaxation time,MRT)模型代替原来的单松弛时间(Sing... 基于强制边界条件的浸没边界-格子波尔兹曼方法(Immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB-LBM)提出了一种稳定的IB-LBM。在该方法中,采用了具有良好稳定性的多松弛时间(Multi-relaxation time,MRT)模型代替原来的单松弛时间(Single-relaxation time,SRT)模型。因而,在保证无滑移边界条件能够精确满足的同时,该方法的稳定性和适用性都得到了提高。通过对中高雷诺数下二维圆柱绕流算例的模拟,计算所得的数值结果与其他文献中的结果吻合,从而验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 浸没边界一格子波尔兹曼方法 强制边界条件 多松弛时间

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格子Boltzmann方程模拟高雷诺数三维方腔流

9

作者 康海贵 李承功 《水道港口》 2013年第5期453-460,共8页

为分析方腔流内部流场的特性和验证格子Boltzmann方法模拟湍流的能力,应用标准Smagorinsky涡粘性模型与多松弛时间格子Boltzmann方程(Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Equation,MRT-LBE)组合对高雷诺数(Re=10 000)三维方腔... 为分析方腔流内部流场的特性和验证格子Boltzmann方法模拟湍流的能力,应用标准Smagorinsky涡粘性模型与多松弛时间格子Boltzmann方程(Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Equation,MRT-LBE)组合对高雷诺数(Re=10 000)三维方腔流进行数值研究,计算了时间平均量,如速度,均方根速度、雷诺应力以及中心断面(y=W/2)处的流线等高线。模拟结果与已有实验和数值模型结果比较可知,MRT-LBE能够精准地计算剪切驱动方腔内流场的变化。另外,将基于图形处理(graphic processor unit,GPU)的计算统一设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)并行技术引入到基于MRT-LBE的Smagorinsky模型以提高计算效率,计算效率提高达200倍。 展开更多

关键词 多松弛时间格子boltzmann方程 标准Smagorinsky涡粘性模型 高雷诺数三维方腔流 GPU CUDA

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一种模拟不可压流的节点间断有限元-格子波尔兹曼方法

10

作者 吴杰 刘琛 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期662-668,共7页

基于节点间断有限元方法,本文提出了一种求解格子波尔兹曼方程(Lattice Boltzmann equation,LBE)的新方法,即节点间断有限元-格子波尔兹曼方法(Nodal discontinuous Galerkin-Lattice Boltzmann method,NDGLBM)。在该方法中,LBE的碰撞... 基于节点间断有限元方法,本文提出了一种求解格子波尔兹曼方程(Lattice Boltzmann equation,LBE)的新方法,即节点间断有限元-格子波尔兹曼方法(Nodal discontinuous Galerkin-Lattice Boltzmann method,NDGLBM)。在该方法中,LBE的碰撞过程和迁移过程被拆分成了两步:碰撞过程用LBM多松弛时间(Multiple relaxation time,MRT)模型进行求解,迁移过程则写成对流方程并采用节点间断有限元方法进行求解。其中,空间离散采用了非结构网格,时间离散采用了四阶、五步龙格-库塔格式。为了验证NDG-LBM的可行性,文中模拟了顶盖驱动方腔流、静止单个圆柱绕流、旋转-静止双圆柱绕流以及高雷诺数NACA0012翼型绕流。计算所得的数值结果与其他文献中的结果吻合度很好。 展开更多

关键词 节点间断有限元方法 格子波尔兹曼方法 多松弛时间 对流方程纹

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基于添加粘度抵消项的MRT-LBM对高雷诺数流态的研究

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作者 张宗宁 张巧玲 +1 位作者 景何仿 沈启霞 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2024年第5期1216-1229,共14页

该文探究了添加粘度抵消方法(viscosity counteracting,VC)的多松弛格子玻尔兹曼方法(multiple-relaxation-time lattice Boltzmann method,MRT-LBM),即MRT-VC方法可以模拟的最大雷诺数.首先,模拟了经典二维顶盖驱动方腔流来验证模型的... 该文探究了添加粘度抵消方法(viscosity counteracting,VC)的多松弛格子玻尔兹曼方法(multiple-relaxation-time lattice Boltzmann method,MRT-LBM),即MRT-VC方法可以模拟的最大雷诺数.首先,模拟了经典二维顶盖驱动方腔流来验证模型的准确性,重点分析了雷诺数为5430和7000的流场,并分析了方腔流流场、涡心坐标、轴向速度和速度空间图谱.其次,随着模拟雷诺数的增大,流场内旋涡的数目逐渐增加,且流动依次呈现出稳定流、周期流、不完全混沌流、混沌流等状态.从稳定流到周期流的临界跃迁雷诺数在10000-12500之间,周期流到不完全混沌态流的临界跃迁雷诺数在45000-50000之间,不完全混沌态流到混沌流的临界跃迁雷诺数在95000-100000之间. 展开更多

关键词 多松弛时间格子玻尔兹曼方法 粘度抵消方法 高雷诺数流 临界跃迁雷诺数

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基于LBM-LES方法的翼型气动噪声直接数值计算

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作者 魏自言 刘勇 王琦 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1012-1017,1254,共7页

直接数值计算方法对航空飞行器机体气动噪声产生机理研究及噪声预测非常关键。本文基于在格子玻尔兹曼方法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)框架下的大涡模拟方法(LargeEddy Simulation, LES)对SD-7003仿生翼型在较低马赫数条件下的气动噪... 直接数值计算方法对航空飞行器机体气动噪声产生机理研究及噪声预测非常关键。本文基于在格子玻尔兹曼方法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)框架下的大涡模拟方法(LargeEddy Simulation, LES)对SD-7003仿生翼型在较低马赫数条件下的气动噪声进行了直接数值计算,雷诺数选取为8.0×10~5。LBM方法采用多松弛时间近似,格子离散速度模型为D2Q9模型,LES方法的亚格子模型是动态Smagorinsky模型。噪声直接计算结果表明:LBM-LES方法能较精确地预测低马赫数及中低雷诺数条件下翼型气动噪声远场的声压,与实验结果相比,误差在10%以内;同时可以直接得到噪声声场及传播过程,并能揭示噪声的生成机理。 展开更多

关键词 气动噪声 格子玻尔兹曼方法 大涡模拟 直接数值计算 多松弛时间

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高雷诺数下圆柱绕流数值模拟与分析 被引量：2

13

作者 武频 高升 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2014年第11期139-142,147,共5页

将大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和多弛豫时间格子玻尔兹曼(Multiple Relaxation Time(MRT)LBM)方法相结合,用于解决LBM方法在高雷诺数流动模拟产生的数值不稳定的问题.结合D2Q9-MRT模型与Smargorinsky涡粘模型,对高雷诺数下二... 将大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和多弛豫时间格子玻尔兹曼(Multiple Relaxation Time(MRT)LBM)方法相结合,用于解决LBM方法在高雷诺数流动模拟产生的数值不稳定的问题.结合D2Q9-MRT模型与Smargorinsky涡粘模型,对高雷诺数下二维圆柱绕流进行数值模拟.并根据实验结果,系统分析了圆柱绕流涡的脱落形态,以及Strouhal数和其阻力升力系数随雷诺数的变化情况.实验结果表明该方法可以很好增加LBM在高雷诺数模拟中数值稳定性. 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 多弛豫时间 大涡模拟 高雷诺数

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基于MRT-LBE模型的植被水流数值模拟研究 被引量：5

14

作者 蔡银娟 景何仿 +2 位作者 李春光 白玉川 吴砚婕 《人民黄河》 CAS 北大核心 2017年第10期15-21,共7页

河道中水生植物的存在会影响水流结构,从而对河床冲淤、航运、防汛工程等产生影响。基于格子Boltzmann方法,对具有刚性植被的实验室水槽水流进行了二维数值模拟研究。为了验证数值模拟结果,采用三维激光多普勒流速仪对含不同直径、不同... 河道中水生植物的存在会影响水流结构,从而对河床冲淤、航运、防汛工程等产生影响。基于格子Boltzmann方法,对具有刚性植被的实验室水槽水流进行了二维数值模拟研究。为了验证数值模拟结果,采用三维激光多普勒流速仪对含不同直径、不同排列方式植被群的实验室水槽水流进行了实测。由于单松弛模型在高雷诺数下不太稳定,因此引入了多松弛模型(MRT模型),并在模型中加入了植被拖曳力,给出了MRT-LBE模型的具体算法。对稀疏交错、稠密交错、稀疏并排、稠密并排4种典型工况下非淹没刚性植被的水流结构进行了数值模拟。结果表明模拟结果与实测数据吻合较好,说明MRT-LBE模型能够合理地模拟具有刚性植被的明渠水流。同时,根据数值模拟结果,分析并讨论了4种典型工况下的水流特性。 展开更多

关键词 格子boltzmann方法 多松弛模型 水生植物 水流特性

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水泥3D打印喷头中浆体的流动分析 被引量：2

15

作者 高阳 方成刚 蒋贤辉 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期420-426,共7页

针对水泥浆体在流经水泥3D打印样机喷头结构时沾黏、流动性差的问题,提出一种基于多松弛参数格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)的模型,研究幂律流体在单螺杆机构中的流动特性.采用MRT-LBM修正模型,对水泥浆体在喷头中的流动情况进行数值模拟,... 针对水泥浆体在流经水泥3D打印样机喷头结构时沾黏、流动性差的问题,提出一种基于多松弛参数格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)的模型,研究幂律流体在单螺杆机构中的流动特性.采用MRT-LBM修正模型,对水泥浆体在喷头中的流动情况进行数值模拟,得到水泥浆体在喷头装置内不同位置处的速度分布情况,为水泥3D打印喷头结构提出改进方案.通过已有理论解的泊肃叶流对修正后的MRT-LBM模型进行详细论述,并将解析解与MRT-LBM修正模型得到的结果进行对比,验证分段幂律模型的可行性.最后,改变晶格节点的数量(10～500),计算实验结果与理论结果的相对误差,结果表明修正后的MRT-LBM模型是稳定的. 展开更多

关键词 幂律流体 多松弛参数格子玻尔兹曼方法(mrt-lbm) 水泥3D打印喷头 泊肃叶流 分段幂律模型

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