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基于非结构化网格的高可扩展并行有限体积格子Boltzmann方法
1
作者 徐磊 陈荣亮 蔡小川 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第8期84-88,共5页
均匀网格格子Boltzmann方法虽然有其优势,但是在模拟大规模流场信息以及复杂几何边界时仍然存在困难。为此,文中给出了非结构化网格下的有限体积格子Boltzmann方法。该方法采用cell-centered方案,使用low-diffusion Roe方案计算对流通... 均匀网格格子Boltzmann方法虽然有其优势,但是在模拟大规模流场信息以及复杂几何边界时仍然存在困难。为此,文中给出了非结构化网格下的有限体积格子Boltzmann方法。该方法采用cell-centered方案,使用low-diffusion Roe方案计算对流通量密度,通过最小二乘方法计算粒子分布函数的梯度。为了能够模拟大规模复杂流场情况,文中给出了非结构化网格有限体积格子Boltzmann方法的并行方法。该法通过ParMETIS划分流场的非结构化网格,将网格近似平均地发送给MPI进程,比较了两种不同规模的网格单元的并行性能。文中通过以下两点验证了并行算法的正确性:1)顶盖方腔驱动流,Re=400,1 000,3 200,5 000;2)圆柱绕流,Re=10,20,40。并行数值实验的结果表明所提并行算法在1 920核上仍然拥有良好的可扩展性,在1 920个核上的并行效率可以达到在240核上效率的78.42%。 展开更多
关键词 有限体积格子boltzmann方法 非结构化网格 并行计算 ParMETIS
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有限体积格子Boltzmann方法的算法改进及性能分析
2
作者 武频 曹啸鹏 +2 位作者 尚伟烈 郑德群 高升 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第10期3706-3709,共4页
有限体积格子Boltzmann方法(LBM)能够将标准LBM的应用范围扩展到非结构网格,但是比起标准的LBM这个方法需要更多的内存用量和计算量。针对此问题采用了优化计算顺序、简化计算方程的方法对有限体积LBM算法进行改进。科学的分析和实验的... 有限体积格子Boltzmann方法(LBM)能够将标准LBM的应用范围扩展到非结构网格,但是比起标准的LBM这个方法需要更多的内存用量和计算量。针对此问题采用了优化计算顺序、简化计算方程的方法对有限体积LBM算法进行改进。科学的分析和实验的结果表明,改进后的算法能够在不增加计算量的基础上减少内存用量,在一些情况下还可以大量减少计算时间。 展开更多
关键词 有限体积法 格子boltzmann 算法改进 内存优化 减少计算
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基于格子Boltzmann方法和有限体积法的方柱绕流特性对比分析 被引量：1
3
作者 史冬岩 李红群 王志凯 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第28期96-102,共7页
基于黏性流体理论,分别采用格子Boltzmann方法(LBM)和有限体积法(FVM)建立了黏性流场中方柱绕流模型。探究LBM在非光滑曲面钝体绕流方面的应用;并结合FVM进行对比分析。在FVM模型中,采用局部加密的方法对钝体边界进行处理,而在LBM模型中... 基于黏性流体理论,分别采用格子Boltzmann方法(LBM)和有限体积法(FVM)建立了黏性流场中方柱绕流模型。探究LBM在非光滑曲面钝体绕流方面的应用;并结合FVM进行对比分析。在FVM模型中,采用局部加密的方法对钝体边界进行处理,而在LBM模型中,除了传统的Half-way边界处理方法,还结合了拐角边界处理方法。为获得较好的可对比数据,根据已发表文献中的理论及UDF编译码技术,分别对两模型的进出口边界条件进行了讨论和设置。对比分析了两模型下的速度云图以及获得的升、阻力系数,Strouhal数。结果发现方柱上游压力不受涡脱落影响,雷诺数对其影响也较小;两种方法下的速度、无量纲参数吻合较好;但两者最适进出口边界不同,且相同条件下,LBM比FVM数值模拟能更快达到稳定状态。 展开更多
关键词 方柱绕流 格子boltzmann方法 有限体积法 对比分析
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格子Boltzmann方法中不同边界处理及不同体力项表达式的对比分析
4
作者 卢玉华 詹杰民 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期22-26,共5页
简要介绍了格子Boltzm ann方法以及耦合温度的格子Boltzm ann方法,就LBM采用不同边界处理分别对二维方腔自然对流进行了模拟以及对比。同时,推导出LBM中更为完整的体力项的表达式,并采用简化的体力项与较完整体力项分别进行数值模拟,将... 简要介绍了格子Boltzm ann方法以及耦合温度的格子Boltzm ann方法,就LBM采用不同边界处理分别对二维方腔自然对流进行了模拟以及对比。同时,推导出LBM中更为完整的体力项的表达式,并采用简化的体力项与较完整体力项分别进行数值模拟,将结果进行了对比分析。模拟的结果与前人的结果吻合良好。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 边界处理 有限差分法 自然对流
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有限体积法与LBM分区耦合模拟方腔自然对流 被引量：3
5
作者 栾辉宝 徐辉 +1 位作者 陈黎 陶文铨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期78-83,共6页
在已有的密度分布函数重构算子的基础上,推导出了温度分布函数的重构算子,解决了格子Boltzmann方法（LBM）与有限体积法耦合计算传热问题的关键难题.选二维方腔自然对流对耦合方法进行了考核.在瑞利数Ra=103~106范围内,耦合结果同商业软... 在已有的密度分布函数重构算子的基础上,推导出了温度分布函数的重构算子,解决了格子Boltzmann方法（LBM）与有限体积法耦合计算传热问题的关键难题.选二维方腔自然对流对耦合方法进行了考核.在瑞利数Ra=103~106范围内,耦合结果同商业软件FLUENT结果符合得很好,并且各物理量在耦合界面处连续且光滑过渡.通过残差曲线可以看出,耦合模型在密网格以及大瑞利数情况下,数值稳定性要好于单一LBM. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 有限体积法 多尺度 耦合
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LBM与宏观数值方法界面信息耦合的重构算子 被引量：5
6
作者 徐辉 栾辉宝 陶文铨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期6-10,共5页
基于数学上的多尺度逐级逼近,给出了一种简单并且有效的方法来通过宏观物理量重构格子Boltzmann方法(LBM)的单粒子分布函数.所给出的重构算子为工程中基于宏观和介观模型的多尺度计算奠定了基础.通过耦合有限体积法(FVM)和LBM对顶盖驱... 基于数学上的多尺度逐级逼近,给出了一种简单并且有效的方法来通过宏观物理量重构格子Boltzmann方法(LBM)的单粒子分布函数.所给出的重构算子为工程中基于宏观和介观模型的多尺度计算奠定了基础.通过耦合有限体积法(FVM)和LBM对顶盖驱动流进行数值计算,考核了此重构算子.计算结果与文献结果符合很好,并且耦合区域流线光滑过渡,速度矢量精确重合.计算结果证明,文中提出的重构算子可以准确有效地应用于LBM和宏观方法的耦合计算,并且其实施简单. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 有限体积法 重构算子 分布函数 多尺度 耦合
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三维可压缩Boltzmann模型及其在低Mach数湍流中的应用（英文）
7
作者 国岛雄一 梶岛岳夫 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第12期1296-1307,共12页
改进了有限差分格子Boltzmann方法(FDLBM),以直接数值模拟气动噪声.基于LB求解器特性,采用动力学方程中的恒定对流速度以实施高阶迎风差分,提高了声波和湍流的分辨率.通过建立一个新的三维粒子模型,计算得到了任意比热容的三维可压缩Nav... 改进了有限差分格子Boltzmann方法(FDLBM),以直接数值模拟气动噪声.基于LB求解器特性,采用动力学方程中的恒定对流速度以实施高阶迎风差分,提高了声波和湍流的分辨率.通过建立一个新的三维粒子模型,计算得到了任意比热容的三维可压缩Navier-Stokes系统.此外,利用Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)碰撞算子,通过引入热流量修正,实现了Prandtl数的可变性.在激波管内弱声波以及伴随有温度梯度的Taylor-Couette层流的验证计算中,提出的新方法结果良好.此外也对NACA0012翼型绕流进行了三维模拟.其中,Reynolds数、Mach数和攻角分别取2×105,8.75×10-2以及9°.计算发现,在机翼前缘附近的分离气流位置,以及表面压力波动强度的Mach数依赖性方面,数值计算结果与实验结果相吻合. 展开更多
关键词 有限差分格子boltzmann方法 低Mach数流动: 湍流
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FVM与LBM分区耦合模拟圆柱绕流 被引量：4
8
作者 栾辉宝 徐辉 +1 位作者 陈黎 陶文铨 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B04期97-101,共5页
构造了用于模拟远场边界下圆柱绕流的有限容积法(FVM)与格子Boltzmann方法(LBM)的分区耦合模型。模型中,靠近圆柱处采用多块网格的LBM,远离圆柱处采用FVM,并将计算结果同适体网格LBM以及多块网格LBM进行了比较。结果表明,耦合模型能在... 构造了用于模拟远场边界下圆柱绕流的有限容积法(FVM)与格子Boltzmann方法(LBM)的分区耦合模型。模型中,靠近圆柱处采用多块网格的LBM,远离圆柱处采用FVM,并将计算结果同适体网格LBM以及多块网格LBM进行了比较。结果表明,耦合模型能在保证计算精度的前提下,显著提高计算效率。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 有限容积法 耦合 多尺度 重构算子 圆柱绕流
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基于改进FV-LBM的多孔介质渗流模拟 被引量：2
9
作者 昝鹏 谢新生 陈燕萍 《人民长江》 北大核心 2020年第2期172-178,共7页
提出了一种新的基于Brimman-Forchheimer方程的多孔介质流动格子Boltzmann法的有限体积形式(FV-LBM)。在该方法中,多孔介质效应通过将外力引入格子Boltzmann方程中,并通过以单元为中心的有限体积法求解,同时将权重的校正因子引入进来以... 提出了一种新的基于Brimman-Forchheimer方程的多孔介质流动格子Boltzmann法的有限体积形式(FV-LBM)。在该方法中,多孔介质效应通过将外力引入格子Boltzmann方程中,并通过以单元为中心的有限体积法求解,同时将权重的校正因子引入进来以提高数值计算的稳定性。用该方法验证了完全多孔Poiseuille流和Couette流,数值计算结果与理论解吻合较好。而且还用该方法模拟了具有均匀和非均匀孔隙度的裂隙-孔隙模型,结果表明:当达西数增加时,多孔层中的速度增加;而当裂隙区域的速度峰值减小时,速度轮廓接近抛物线。研究成果为多孔介质渗流模拟提供了有效途径。 展开更多
关键词 多孔介质渗流 格子boltzmann法 有限体积法 Brinkmann-Forchheimer方程 达西数
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金属表面点蚀的稳态过程数值研究 被引量：1
10
作者 崔静 杨帆 +1 位作者 杨霆浩 杨广峰 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第1期80-88,94,共10页
[目的]腐蚀会严重影响舰船设备的使用寿命,了解腐蚀机理及对腐蚀进行预测能有效地减缓腐蚀对舰船设备的危害。[方法]构建了格子Boltzmann腐蚀模型,该模型可描述包含多相多组分流动与扩散、电化学反应和金属点蚀的稳态全过程。应用此模型... [目的]腐蚀会严重影响舰船设备的使用寿命,了解腐蚀机理及对腐蚀进行预测能有效地减缓腐蚀对舰船设备的危害。[方法]构建了格子Boltzmann腐蚀模型,该模型可描述包含多相多组分流动与扩散、电化学反应和金属点蚀的稳态全过程。应用此模型,研究浸没于液体腐蚀环境中的金属表面单坑点蚀稳态过程;分析腐蚀化学反应速率、腐蚀溶液扩散系数、腐蚀产物扩散系数对腐蚀程度的影响。通过数值模拟,获得金属表面点蚀坑的形貌变化特征。[结果]结果显示,对于金属表面单坑点蚀的稳态过程,由于钝化膜与金属基体构成了"大阴极,小阳极"的电化学腐蚀体系,使腐蚀稳态点蚀将持续向金属材料基体的纵深发展,并且初生蚀孔除自身发生点蚀外,还将在蚀孔底部产生次生蚀孔。在不同影响因素下,腐蚀程度随腐蚀反应速率和反应物组分扩散系数的增大而增大,而随腐蚀产物扩散系数的增大而减小。[结结论]通过该腐蚀模型,可模拟出与真实金属相近的腐蚀形貌变化特征。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 金属点蚀 电化学反应 钝化概率 结点体积法 点蚀形貌
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