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基于格子玻尔兹曼方法的包围距离对液力变矩器搅油损失影响研究 被引量：1
1
作者 张金豹 胡铮 +2 位作者 张金乐 柳泓蛰 邹天刚 《机械设计》 北大核心 2025年第3期48-55,共8页
为减小综合传动装置中液力变矩器的搅油损失,文中通过格子玻尔兹曼方法(LBM)对某型号液力变矩器的不同包围距离进行了多相流场仿真。首先通过液力变矩器搅油损失试验对基于格子玻尔兹曼方法的搅油损失仿真结果进行验证,然后设计仿真方... 为减小综合传动装置中液力变矩器的搅油损失,文中通过格子玻尔兹曼方法(LBM)对某型号液力变矩器的不同包围距离进行了多相流场仿真。首先通过液力变矩器搅油损失试验对基于格子玻尔兹曼方法的搅油损失仿真结果进行验证,然后设计仿真方案并进行仿真试验,得到不同轴向和径向包围距离下的液力变矩器搅油损失。由仿真结果可知:相比轴向距离,径向距离对液力变矩器搅油损失的影响更大;随径向距离的增大,搅油损失呈浴盆状曲线分布。最后根据上述结论得出液力变矩器包围距离的设计准则,该准则能够为旋转件周围结构的距离提供优化设计,以及综合传动装置效率提升提供有效支撑。 展开更多
关键词 液力变矩器 搅油损失 包围距离 格子玻尔兹曼方法 多相流场仿真 优化设计
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基于格子玻尔兹曼方法的PEMFC微孔层气体传质分析
2
作者 周敬皓 张朝阳 +3 位作者 胡昊星 王思茗 刘静远 魏光华 《化工进展》 北大核心 2025年第9期4898-4907,共10页
基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立微孔传质数值模型,采用不同结构参数对质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的微孔层(MPL)物理模型进行重构,并对其气体传质性质进行模拟计算。结果表明:MPL的氧气有效扩散系数随孔隙率下降而降低,当孔隙率由80%... 基于格子玻尔兹曼方法(LBM)建立微孔传质数值模型,采用不同结构参数对质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的微孔层(MPL)物理模型进行重构,并对其气体传质性质进行模拟计算。结果表明:MPL的氧气有效扩散系数随孔隙率下降而降低,当孔隙率由80%下降至40%时,受克努森扩散影响带来的阻力由51%上升至83%;若假设MPL孔隙率一致,有效扩散系数随PTFE含量上升而提升,若假设碳格点总量一致,则受孔隙率下降影响,有效扩散系数随PTFE含量上升而下降;MPL的有效扩散系数随碳球半径提升而提升,随碳球种子占比提升而下降。基于以上研究,将具有不同孔隙率的MPL与阴极催化层(CL)组合后进行传质、反应耦合模拟计算。结果表明,当MPL的孔隙率下降时,对应CL中离聚物的氧气浓度下降1.7%,含水量上升2.7%,MPL气体传质阻力的增加具有阻碍反应气传质和增加微孔内相对湿度的作用。研究结果对PEMFC中MPL的设计与利用具有理论指导意义。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 微孔层 传质 数值模拟 格子玻尔兹曼方法
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基于格子玻尔兹曼方法的附壁型空化泡演化模拟 被引量：3
3
作者 袁浩 詹蝶 +1 位作者 宋翔 孙倩 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期7-13,共7页
依托热流耦合格子玻尔兹曼方法,探究了壁面润湿性与液相黏滞系数对附壁型空化泡演化的影响,并基于双粒子分布函数的热流耦合伪势LBM空化模型对接触点开展了受力分析。结果表明:对于润湿性壁面,演化过程中动态接触角持续大于平衡态接触角... 依托热流耦合格子玻尔兹曼方法,探究了壁面润湿性与液相黏滞系数对附壁型空化泡演化的影响,并基于双粒子分布函数的热流耦合伪势LBM空化模型对接触点开展了受力分析。结果表明:对于润湿性壁面,演化过程中动态接触角持续大于平衡态接触角,导致其产生的非平衡杨氏力在空化泡生长期间产生迟滞效应,而在溃灭期间则加速了接触点的坍缩;对于非润湿性界面,非平衡杨氏力引发的迟滞效应在溃灭初期减缓了空化泡接触点的坍缩,而在最终溃灭阶段由于界面的剧烈形变,非平衡杨氏力加速了接触点坍缩;溃灭时刻微射流体积与平衡态接触角的余弦函数之间存在指数关系;黏滞系数增大会减小微射流体积,同时延长空化泡演化时间。 展开更多
关键词 附壁型空化泡 接触点动力机制 壁面润湿性 黏滞系数 格子玻尔兹曼方法
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基于格子玻尔兹曼方法的双液滴撞击壁面液膜的热特性演化过程 被引量：3
4
作者 宋翔 何小泷 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第3期1207-1215,共9页
为了研究并排双液滴撞击覆有液膜的高温壁面过程中壁面热流密度分布特征,基于水热耦合双分布函数格子玻尔兹曼伪势模型,探究了液滴间距、撞击速度和液相黏滞系数在不同时刻对壁面瞬时热流密度分布的影响。结果表明:低温液滴的扩散与下... 为了研究并排双液滴撞击覆有液膜的高温壁面过程中壁面热流密度分布特征,基于水热耦合双分布函数格子玻尔兹曼伪势模型,探究了液滴间距、撞击速度和液相黏滞系数在不同时刻对壁面瞬时热流密度分布的影响。结果表明:低温液滴的扩散与下潜导致撞击区和中心射流区的壁面与液膜之间的温度梯度上升,引起撞击区和中心射流区壁面热流密度骤增。撞击区传热形式以对流传热为主,静态区受液冠处速度不连续性影响,其传热形式以扩散传热为主。双液滴撞击速度增大导致液滴下潜和扩展程度加深,液膜内部对流传热增强。双液滴间距增加引起双液滴内侧液冠在液膜内扩展空间增大,造成瞬时壁面高热流密度区域面积增加,利于散热。此外,更大的液相黏滞系数增大了液滴撞击液膜过程中的黏滞耗散,降低低温液滴的下潜程度和撞击区的液膜流场对流强度,导致壁面热流密度峰值减小。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 伪势模型 双液滴撞击 热流密度特征
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用格子玻尔兹曼方法模拟非均匀介质中的电场响应 被引量：6
5
作者 李学民 曹俊兴 +1 位作者 何晓燕 王兴建 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期349-353,共5页
介绍了用格子玻尔兹曼方法模拟非均匀介质中的电场响应的数值模拟方法 .格子玻尔兹曼方法是从微观领域出发进行数值计算的一种全新的正演模拟方法 ;从玻尔兹曼碰撞模型出发 ,利用泰勒展开和Chapman Enskog展开 ,在基本力学守恒条件和约... 介绍了用格子玻尔兹曼方法模拟非均匀介质中的电场响应的数值模拟方法 .格子玻尔兹曼方法是从微观领域出发进行数值计算的一种全新的正演模拟方法 ;从玻尔兹曼碰撞模型出发 ,利用泰勒展开和Chapman Enskog展开 ,在基本力学守恒条件和约束条件的限制下 ,导出了电场响应的扩散方程 ,得到了局部平衡分布函数的表达式 ,给出了若干正演模拟的结果 ;其结果表明 ,利用这种方法进行非均匀介质中的电场响应正演模拟具有灵活、方便和简单等优点 . 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 非均匀介质 电场响应 数值模拟 数值计算
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基于格子玻尔兹曼方法的风力机尾流特性研究 被引量：7
6
作者 薛飞飞 许昌 +3 位作者 黄海琴 韩星星 SHEN Wenzhong 王金城 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4352-4362,共11页
为研究风力机尾流特性,采用基于格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)和大涡模拟方法(large eddy simulation,LES),通过壁面自适应局部湍流模型数值模拟New MEXICO(model rotor experiments in controlled conditions)风力... 为研究风力机尾流特性,采用基于格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)和大涡模拟方法(large eddy simulation,LES),通过壁面自适应局部湍流模型数值模拟New MEXICO(model rotor experiments in controlled conditions)风力机尾流并验证模型。然后研究不同入流湍流强度及动态入流条件下NREL 5MW(National renewable energy laboratory)风力机尾流结构。结果发现:LBM模型准确模拟了实验风力机轴向和径向速度分量及涡量分布,但是叶片中段附着涡耗散偏快;高湍流入流工况下,叶尖涡和叶根涡更早发生破坏;动态入流工况下,风力机尾涡耗散速度随着入流风速增加而变慢,螺旋结构的涡间距增大,尾涡持续距离变长,尾流膨胀效应减弱。入流风速变化10s后稳定,风力机的推力系数保持剧烈波动。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 风力机 尾流 动态入流 湍流 涡
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基于格子玻尔兹曼方法的致密砂岩驱替模拟 被引量：6
7
作者 唐明明 卢双舫 +4 位作者 辛盈 檀洪坤 刘雪萍 时贤 张洪亮 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期10-19,共10页
基于数字岩心建模方法和格子玻尔兹曼方法,开展致密砂岩水驱模拟研究,分析致密砂岩水驱微观过程和机制。首先利用大庆油田龙虎泡地区高台子组致密砂岩CT扫描数据,建立三维数字岩心模型;然后利用Shan-Chen格子玻尔兹曼方法,建立油水两相... 基于数字岩心建模方法和格子玻尔兹曼方法,开展致密砂岩水驱模拟研究,分析致密砂岩水驱微观过程和机制。首先利用大庆油田龙虎泡地区高台子组致密砂岩CT扫描数据,建立三维数字岩心模型;然后利用Shan-Chen格子玻尔兹曼方法,建立油水两相驱替数值模型;之后对比分析不同注入速度和注入压力条件下驱替效率、换油率与驱替参数的关系,并给出致密砂岩三维微观孔隙尺度的驱替过程。结果表明:相同累积注入量条件下,提高水驱注入速度和驱替压差可以提高最终驱替效率;水驱注入速度和驱替压差存在驱替效率拐点;恒速水驱的平均最终驱替效率为49.6%,恒压水驱的平均最终驱替效率为47.3%。 展开更多
关键词 致密砂岩 格子玻尔兹曼方法 恒压驱替 恒速驱替 数字岩心
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高雷诺数湍流的熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟计算 被引量：1
8
作者 刘强 谢伟 王妍 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1255-1258,1263,共5页
为了开发基于熵格子玻尔兹曼方法的通用计算流体动力学求解器,建立了熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟标准Smagorinsky亚格子尺度湍流模型的计算模型,探究了其进行高雷诺数湍流模拟的有效性,并且尝试展开了基于熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟... 为了开发基于熵格子玻尔兹曼方法的通用计算流体动力学求解器,建立了熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟标准Smagorinsky亚格子尺度湍流模型的计算模型,探究了其进行高雷诺数湍流模拟的有效性,并且尝试展开了基于熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟亚格子尺度模型的近壁面研究.得到结论:熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟能够有效进行高雷诺数湍流的数值模拟计算;近壁面处理的Catalano方法对壁面处流场速度的计算结果优于Van Driest方法,而Van Driest方法的优越性表现为模拟计算方法的一致性. 展开更多
关键词 熵格子玻尔兹曼方法 计算流体力学 大涡模拟 湍流 高雷诺数
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基于格子玻尔兹曼方法的化学驱色谱分离机制
9
作者 杨圣贤 郭振海 +2 位作者 张广福 王惠宇 杜庆军 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期119-126,共8页
多组分化学复合驱过程中色谱分离现象普遍存在,导致化学剂在地层运移过程中的质量浓度比例与实验室优化的质量浓度比例存在差异,影响最佳的驱油效果。采用格子玻尔兹曼方法,考虑多组分化学剂在多孔介质中渗流的路径运移差异、扩散运移... 多组分化学复合驱过程中色谱分离现象普遍存在,导致化学剂在地层运移过程中的质量浓度比例与实验室优化的质量浓度比例存在差异,影响最佳的驱油效果。采用格子玻尔兹曼方法,考虑多组分化学剂在多孔介质中渗流的路径运移差异、扩散运移差异、竞争吸附等机制特征,建立孔隙尺度的化学驱模拟方法,研究化学驱中的色谱分离问题。基于二维多孔介质刻蚀模型,以两种表面活性剂为例,定义无因次突破时间、无因次质量浓度分布区间、无因次质量浓度峰值和无因次质量浓度峰值时刻4个指标对色谱分离规律和机制进行研究。结果表明:扩散运移差异是色谱分离现象的主要成因,扩散系数和注入速度是无因次突破时间差异的主控因素,最大吸附量和扩散系数是化学剂质量浓度峰值差异的主控因素。 展开更多
关键词 色谱分离 格子玻尔兹曼方法 化学驱 竞争吸附 扩散
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不可压缩流动的高精度非标准格子玻尔兹曼方法
10
作者 马超 吴杰 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期65-74,I0001,共11页
首先回顾了高精度非标准格子玻尔兹曼方法的发展历程,基于高精度通量重构格式,发展了一种通量重构格子玻尔兹曼方法(FRLBM)。采用两种求解方法:一种是将碰撞项隐式处理,直接求解离散速度玻尔兹曼方程(直接法);另一种是先执行碰撞步,再... 首先回顾了高精度非标准格子玻尔兹曼方法的发展历程,基于高精度通量重构格式,发展了一种通量重构格子玻尔兹曼方法(FRLBM)。采用两种求解方法:一种是将碰撞项隐式处理,直接求解离散速度玻尔兹曼方程(直接法);另一种是先执行碰撞步,再求解纯对流方程(分步法)。通过收敛性研究,比较了这两种方法的精度和稳定性。研究结果表明,在小时间步长下两种方法误差近似,都能取得高阶精度;然而当时间步长增大,直接法误差几乎不变,分步法误差出现明显上升。由此表明,当取得近似误差时,直接法可以采用较大时间步长,计算效率更高,且直接法的稳定性略占优。接着通过模拟顶盖驱动方腔流验证了FRLBM捕捉流场细节的能力,并且比较了基于半隐格式的显式方法和一阶、二阶及三阶隐式-显式Runge-Kutta格式的时间离散,在不同雷诺数下的最大允许Courant-Friedrichs-Lewy数,数值结果表明二阶隐式-显式Runge-Kutta格式效果最优。最后数值模拟了圆柱绕流,验证了FRLBM计算复杂外形绕流的可靠性。 展开更多
关键词 高阶精度 通量重构 格子玻尔兹曼方法 时间离散 不可压缩流动
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基于格子玻尔兹曼方法的侧窗水相分析与控制 被引量：4
11
作者 辛俐 高炳钊 +3 位作者 胡兴军 桑涛 葛长江 刘江 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期141-147,共7页
侧窗雨水污染会损害侧窗的清晰度,进而影响汽车的安全驾驶.针对汽车雨天行驶时侧窗水污染问题,将空气动力学与多相流理论结合,采用格子玻尔兹曼方法求解汽车瞬时外流场,拉格朗日方法求解液滴运动,获得液滴运动轨迹和侧窗区域水相分布情... 侧窗雨水污染会损害侧窗的清晰度,进而影响汽车的安全驾驶.针对汽车雨天行驶时侧窗水污染问题,将空气动力学与多相流理论结合,采用格子玻尔兹曼方法求解汽车瞬时外流场,拉格朗日方法求解液滴运动,获得液滴运动轨迹和侧窗区域水相分布情况.分析得到侧窗区域水污染的影响因素及产生机理,在此基础上对A柱型面进行改型,对比不同改型方案的侧窗区域水相分布情况以及污染面积.研究结果表明,在4种A柱方案中,方案2侧窗视野最佳,水相覆盖率为38.2%,较basic模型降低了19.2%. 展开更多
关键词 汽车空气动力学 侧窗水污染 格子玻尔兹曼方法 拉格朗日方法 A柱型面
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格子玻尔兹曼方法在土石坝渗流计算中的应用 被引量：2
12
作者 魏晶晶 李连侠 +2 位作者 廖华胜 刘德伟 李秋林 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第10期98-103,共6页
渗流计算对土石坝安全问题研究具有重要作用,传统的坝体渗流计算多是采用基于宏观模型的有限差分法、有限元法等。本文将基于介观模型的格子玻尔兹曼方法(LBM)应用于坝体渗流计算中,通过矩形坝体和梯形坝体两个模型,对坝体内浸润线和渗... 渗流计算对土石坝安全问题研究具有重要作用,传统的坝体渗流计算多是采用基于宏观模型的有限差分法、有限元法等。本文将基于介观模型的格子玻尔兹曼方法(LBM)应用于坝体渗流计算中,通过矩形坝体和梯形坝体两个模型,对坝体内浸润线和渗透压力等进行了模拟,计算结果与传统的有限元方法相一致,证明了LBM在坝体渗流计算中的可行性、可靠性,而LBM方法编程简单,边界条件处理简单,且具有天然的并行特性,因此在大型渗流计算中具有优越性。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 浸润线 渗透压力 渗流
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格子玻尔兹曼方法在微观流场分析中的应用 被引量：3
13
作者 焦春晓 解忠良 +2 位作者 吕芳蕊 塔娜 饶柱石 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第A01期75-78,共4页
为了探究大型重载水轴承微观流场的状态,采用无网格的粒子法—格子玻尔兹曼方法建立水润滑轴承微凸体的微观界面简化模型,探究轴承表面相邻的微凸体间的流体运动状态,分析流体的流线分布、压力分布以及在微凸体内形成的涡。研究结果表... 为了探究大型重载水轴承微观流场的状态,采用无网格的粒子法—格子玻尔兹曼方法建立水润滑轴承微凸体的微观界面简化模型,探究轴承表面相邻的微凸体间的流体运动状态,分析流体的流线分布、压力分布以及在微凸体内形成的涡。研究结果表明该方法对于研究水润滑轴承微观流场的流体特性是可行的,为水润滑轴承动态特性计算和微观机理的探究提供了新的研究思路,为水润滑轴承微观界面进行深入研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 振动与波 格子玻尔兹曼方法 水润滑轴承 微观流场 流线 压力分布
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基于格子玻尔兹曼方法的近壁区空化泡生长溃灭过程模拟 被引量：7
14
作者 冉彬君 汪磊 +1 位作者 袁浩 何小泷 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第5期32-37,共6页
基于格子玻尔兹曼热流耦合模型,兼顾温度场与流场的相互影响,对近壁区空化泡的生长和溃灭过程开展了系统研究,分析了泡壁无量纲距离和初始输入温度对空化泡演化过程和溃灭强度的影响,并对比了被动标量模型与热流耦合模型的差异。结果表... 基于格子玻尔兹曼热流耦合模型,兼顾温度场与流场的相互影响,对近壁区空化泡的生长和溃灭过程开展了系统研究,分析了泡壁无量纲距离和初始输入温度对空化泡演化过程和溃灭强度的影响,并对比了被动标量模型与热流耦合模型的差异。结果表明:空化泡受壁面限制,生长过程中无法保持圆形,其最大半径与泡壁无量纲距离之间存在幂函数关系,当泡壁无量纲距离大于1.6时,则为线性关系;空化泡最大半径与输入能量为线性关系,与初始输入无量纲温度之间存在幂函数关系;热流耦合模型考虑了高温对表面张力的影响,与被动标量模型模拟结果相比,其溃灭阶段获得的射流体积更大,微射流更集中,但溃灭强度更小。 展开更多
关键词 空化泡 初生 溃灭 格子玻尔兹曼方法 被动标量法
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GPU和格子玻尔兹曼方法联合加速的水平集模型及其在图像分割中的应用 被引量：1
15
作者 石文君 王登位 +1 位作者 刘万锁 蒋大钢 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期108-121,共14页
面向图像分割应用,提出了一种新颖的GPU加速水平集模型,将来自于不同模型的全局及局部拟合能量有机地整合一起,并且可以自适应地调整全局项的加权系数。无论初始轮廓位于图像中的任何位置,模型都可以有效地分割出具有强度非同质性图像... 面向图像分割应用,提出了一种新颖的GPU加速水平集模型,将来自于不同模型的全局及局部拟合能量有机地整合一起,并且可以自适应地调整全局项的加权系数。无论初始轮廓位于图像中的任何位置,模型都可以有效地分割出具有强度非同质性图像中的前景目标。在数值实现环节,采用格子玻尔兹曼方法的策略来打破传统求解方法对于时间步长参数的限制条件。另外,借助NVIDIA GPU来高效地组织格子玻尔兹曼方法的数值解算过程,以充分利用格子玻尔兹曼方法所具有的并行特性。在合成及真实图像数据上的实验结果验证了所提方法的有效性。另外,还对影响分割结果的数个关键因素进行了深入的分析。 展开更多
关键词 强度非同质性 水平集方法 分割 格子玻尔兹曼方法 图形处理单元.
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基于格子玻尔兹曼方法的液滴撞击移动液膜过程模拟 被引量：2
16
作者 袁浩 黄宏宝 +1 位作者 郭平措 何小泷 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2021年第2期57-62,69,共7页
采用可调节表面张力的大密度比格子玻尔兹曼伪势模型模拟了液滴撞击移动液膜的过程,并进一步分析了雷诺数、韦伯数和初始液膜运动速度对液冠演化的影响。结果表明:初始液膜运动速度会增大上游液冠处撞击后液膜运动速度不连续性,促进上... 采用可调节表面张力的大密度比格子玻尔兹曼伪势模型模拟了液滴撞击移动液膜的过程,并进一步分析了雷诺数、韦伯数和初始液膜运动速度对液冠演化的影响。结果表明:初始液膜运动速度会增大上游液冠处撞击后液膜运动速度不连续性,促进上游液冠变形,同时减小了下游液冠处撞击后液膜运动速度不连续性,对下游液冠演化具有抑制作用;上游液冠高度随雷诺数增大而增大,但不随韦伯数的变化发生改变,而下游液冠高度则随着雷诺数和韦伯数的增大而减小,但雷诺数和韦伯数均不影响到液冠半径的演化;随着初始液膜运动速度增大,上、下游液冠高度减小,但液冠半径增大。格子玻尔兹曼伪势模型模拟结果与试验结果和理论分析一致,证明格子玻尔兹曼伪势模型可以有效模拟复杂液膜条件下液滴撞击液膜过程。 展开更多
关键词 液滴 移动液膜 格子玻尔兹曼方法 液冠演化 雷诺数 韦伯数
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基于格子玻尔兹曼方法的涡量修正高效烟雾仿真算法 被引量：1
17
作者 朱静远 马惠敏 袁坚 《信号处理》 CSCD 北大核心 2020年第9期1390-1398,共9页
基于流体动力学模型的烟雾仿真研究是计算机图形学和计算机仿真领域的重要分支。本文提出通过追踪涡量的大小和方向并添加涡量修正力进行涡量补偿的格子玻尔兹曼算法实现烟雾的高效真实仿真。算法从纳维-斯托克斯方程以及亥姆霍兹方程... 基于流体动力学模型的烟雾仿真研究是计算机图形学和计算机仿真领域的重要分支。本文提出通过追踪涡量的大小和方向并添加涡量修正力进行涡量补偿的格子玻尔兹曼算法实现烟雾的高效真实仿真。算法从纳维-斯托克斯方程以及亥姆霍兹方程出发分别对烟雾仿真过程中涡量的大小和方向进行追踪,并利用追踪到的涡量信息和对应时刻的速度场信息添加涡量修正力进行涡量补偿和烟雾细节的补充,保证烟雾仿真符合物理规律并提升仿真的真实度。这一烟雾仿真算法基于格子玻尔兹曼方法实现,对动量分布函数,涡量分布函数以及温度分布函数进行离散化,通过三个分布函数和涡量方向场的迭代更新实现烟雾仿真。与格子玻尔兹曼方法相同,该烟雾仿真算法通过分布函数项在格点之间的迁移仿真流体的流动过程,通过添加碰撞项和外力项仿真流体粒子之间的相互作用以及流体粒子受外力作用。烟雾仿真实验结果证明涡量修正格子玻尔兹曼算法可以高效的生成高真实度的仿真图像。该算法在单GPU加速的条件下在分辨率为64×64×128的网格上可以达到实时仿真的仿真效率。 展开更多
关键词 涡量修正 烟雾仿真 格子玻尔兹曼方法 高效仿真
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格子玻尔兹曼方法计算程序的循环优化技术研究
18
作者 崔元桢 刘松 +1 位作者 王倩 伍卫国 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1086-1102,共17页
格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)在计算流体力学领域中得到广泛应用,但传统的LBM计算程序耗时巨大,如何优化LBM的计算程序具有重要研究意义.现有的优化方法较少关注LBM计算程序中时间步迭代中潜在的大量数据重用收益,... 格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)在计算流体力学领域中得到广泛应用,但传统的LBM计算程序耗时巨大,如何优化LBM的计算程序具有重要研究意义.现有的优化方法较少关注LBM计算程序中时间步迭代中潜在的大量数据重用收益,造成计算性能损失.本文通过对LBM计算程序核心循环代码进行循环优化,将其巨大的迭代空间划分成满足cache容量的分块,从而提高数据重用性,同时开发粗粒度循环并行性.分块大小在对迭代空间划分时起到了影响性能的关键作用.本文根据LBM的程序特征提出了一种混合的分块大小选择方法——LBM_TSS方法.该方法从LBM计算程序的访存行为、局部性收益、并行效率以及同步开销四个方面进行静态分析,在约束条件限定的搜索空间内进一步对分块大小寻优,从而计算出性能最优的分块大小.本文在一个共享内存多核系统上对LBM_TSS方法的有效性进行了全面的验证和分析.实验结果表明,在最优情况下,采用LBM_TSS方法计算的分块大小所实现的LBM循环优化方法,与其他3种LBM并行优化方法相比,将LBM程序性能提高了16.79%. 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 局部性优化 并行优化 分块大小选择
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基于格子玻尔兹曼方法的室内颗粒运动模拟 被引量：3
19
作者 李校 郑林 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期591-596,共6页
为了研究颗粒直径和密度对其室内运动和沉积的影响,该文基于格子玻尔兹曼方法的标准k-ε模型对二维室内湍流空气进行数值模拟,使用拉格朗日方法对颗粒运动进行模拟。结果表明,当颗粒密度一定时,底部的颗粒沉积数随颗粒直径的增大而增加... 为了研究颗粒直径和密度对其室内运动和沉积的影响,该文基于格子玻尔兹曼方法的标准k-ε模型对二维室内湍流空气进行数值模拟,使用拉格朗日方法对颗粒运动进行模拟。结果表明,当颗粒密度一定时,底部的颗粒沉积数随颗粒直径的增大而增加,而顶部的颗粒沉积数随颗粒直径的增大而减少。大直径颗粒密度的变化对颗粒的沉积影响较大,密度大的颗粒易在房间底部沉积,密度小的颗粒更易在房间顶部沉积。当直径较小时(0.05μm),颗粒密度的变化对颗粒沉积基本没有影响。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 颗粒运动 数值模拟 湍流
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基于格子玻尔兹曼方法-离散元法耦合模型的侧喷口喷动床模拟研究 被引量：3
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作者 李育昆 李斌 杨建蒙 《热力发电》 CAS 北大核心 2020年第5期89-96,共8页
气固两相流研究是了解侧喷口喷动床内颗粒剧烈而复杂的运动的有效手段。基于格子玻尔兹曼方法(LBM)-离散元法(DEM)耦合模型,流体相采用LBM中的D2Q9模型,固体相采用DEM软球模型,流固耦合采用Gidaspow模型,从介观角度分析侧喷口喷动床内... 气固两相流研究是了解侧喷口喷动床内颗粒剧烈而复杂的运动的有效手段。基于格子玻尔兹曼方法(LBM)-离散元法(DEM)耦合模型,流体相采用LBM中的D2Q9模型,固体相采用DEM软球模型,流固耦合采用Gidaspow模型,从介观角度分析侧喷口喷动床内流动特性,通过模拟和实验验证得到了侧喷口喷动床内流化过程,同时分析了不同喷射速度下空隙率、颗粒水平速度变化、能量分布及颗粒运动轨迹。结果表明:随着喷射速度的增大,管道区域面积也随之增大,时均空隙率范围变大;其动能和势能也增大,但由于初始堆积效应影响,床内颗粒的势能总是大于动能;当喷射速度增加时,床内颗粒势能变化并不明显,而动能变化明显;颗粒在床体内部会形成外循环和内循环2个循环,内循环时流化状态更好。本文结论对后续实验室规模的三维流化床系统快速模拟具有参考价值。 展开更多
关键词 侧喷口喷动床 格子玻尔兹曼方法 离散元法 介观 气固两相流 喷射速度
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