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格子玻尔兹曼和气体动理学通量算法及其应用进展 被引量：1
1
作者 舒昌 杨鲤铭 +1 位作者 王岩 吴杰 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期801-816,共16页
采用守恒律方程求解流体流动问题时,单元界面通量的计算尤为关键,该过程也被称为通量重构。由于离散控制方程的物理量定义在解点上,如何利用解点上的值来计算单元界面的通量,是计算流体力学最为关心的问题之一。针对该问题的研究已发展... 采用守恒律方程求解流体流动问题时,单元界面通量的计算尤为关键,该过程也被称为通量重构。由于离散控制方程的物理量定义在解点上,如何利用解点上的值来计算单元界面的通量,是计算流体力学最为关心的问题之一。针对该问题的研究已发展了各式各样的计算格式,例如完全基于数学重构的差分近似、基于部分物理重构的黎曼通量求解器以及近年发展起来的基于完全物理重构的气体动理学格式、格子Boltzmann通量算法和气体动理学通量算法。本文首先对几种典型的通量重构算法进展进行回顾和分析;然后着重介绍格子玻尔兹曼通量算法和气体动理学通量算法的研究进展及其相关应用;最后就该类算法存在的挑战和可能的研究方向进行展望。 展开更多
关键词 计算流体力学 气体动理学格式 格子玻尔兹曼通量算法 气体动理学通量算法 连续和稀薄流动
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基于深度神经网络的格子玻尔兹曼算法 被引量：1
2
作者 陈辛阳 聂滋森 +2 位作者 蒋子超 杨耿超 姚清河 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期39-49,共11页
格子玻尔兹曼算法(LBM,Lattice Boltzmann method)相较于传统计算流体力学方法具有程序结构简单,对复杂边界和非线性问题适应性强以及便于并行计算等诸多优点。然而,其作为一种显式算法,在计算过程中的迭代次数较多,进而消耗大量计算资... 格子玻尔兹曼算法(LBM,Lattice Boltzmann method)相较于传统计算流体力学方法具有程序结构简单,对复杂边界和非线性问题适应性强以及便于并行计算等诸多优点。然而,其作为一种显式算法,在计算过程中的迭代次数较多,进而消耗大量计算资源。利用深度学习在预测与回归方面的强大能力,基于LBM设计了一个由卷积层与卷积长短期记忆层组成的人工神经网络预测模型并将其命名为C-LBM(compressed LBM)。该模型能等效替代多个普通LBM迭代。对于方腔环流问题,模型完成训练后,对测试集均方差在5×10^(-6)以下,对泛化算例在10-5以下,精度得到了保障。相较于串行LBM程序,C-LBM模型计算效率提升约15倍。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼算法 数据驱动模型 深度学习 算法加速
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基于格子玻尔兹曼多相流通量求解和分形理论的微尺度瑞利-泰勒不稳定性
3
作者 刘佩尧 林祥权 +1 位作者 张莹 李澄波 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第35期9-14,共6页
采用MLBFS(multiphase lattice Boltzmann flux solver)方法对两种不相混溶、不可压缩流体的微尺度下瑞利-泰勒(R-T)不稳定性进行数值模拟。通过分析R-T不稳定性初期线性阶段的漩涡发展来比较不同粘度的影响。当该过程进入非线性阶段,... 采用MLBFS(multiphase lattice Boltzmann flux solver)方法对两种不相混溶、不可压缩流体的微尺度下瑞利-泰勒(R-T)不稳定性进行数值模拟。通过分析R-T不稳定性初期线性阶段的漩涡发展来比较不同粘度的影响。当该过程进入非线性阶段,界面会呈现一定的分形特性;在高雷诺数情况下尤其明显。结合分形理论,运用盒维数法对界面图像进行处理,得到不同情况下界面分形维数的发展情况。研究表明当雷诺数较小时,界面分形维数呈现近似线性的增长;随着雷诺数增大,界面扰动不断加剧界面分形维数增长呈现明显的非线性状态,当雷诺数足够大时,界面的分形维数增长呈现相似性并且趋于饱和。同时,也对比了重力作用恒定时表面张力对R-T不稳定性的影响。当Bo数稍大时,表面张力的变化对界面的发展几乎没有影响;但是当Bo数极小时,表面张力对界面不稳定抑制作用明显,界面分形维数也明显小于Bo稍大的情形。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼多相流通量求解(MLBFS) 瑞利-泰勒不稳定性 分形理论 漩涡发展 多相分层流
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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
4
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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基于局部加密网格的LBM程序负载均衡方法研究
5
作者 黄晨希 李家辉 +2 位作者 颜辉 钟英 卢宇彤 《计算机科学》 北大核心 2025年第5期101-108,共8页
基于局部加密网格的格子玻尔兹曼方法(LBM),在大规模的非稳态计算流体力学问题中有着越来越广泛的使用。局部网格加密方法虽然可以有效减少计算量,但是也带来了严重的负载均衡问题。尤其是在大规模并行计算中,负载均衡算法的选择对整体... 基于局部加密网格的格子玻尔兹曼方法(LBM),在大规模的非稳态计算流体力学问题中有着越来越广泛的使用。局部网格加密方法虽然可以有效减少计算量,但是也带来了严重的负载均衡问题。尤其是在大规模并行计算中,负载均衡算法的选择对整体的计算效率有重要的影响。使用自研的LBM程序,简单对比了开源框架Palabos的实现结果,然后探讨了基于局部加密网格格子玻尔兹曼方法的静态负载均衡算法。程序中分别基于全局负载和分层负载,使用贪心算法和空间填充曲线算法实现了多种负载均衡策略,提出了计算节点负载均衡优化,并使用小球绕流算例和DrivAer算例进行测试和比较。根据计算结果可知,基于分层负载策略的性能比基于全局负载策略的性能要好;同时,贪心算法和空间填充曲线算法对比各有优劣,前者有较好的可扩展性,而后者在进程数较少时效率较高;最后,基于分层负载,结合贪心算法和空间填充曲线算法实现了混合算法,在进程数较多时获得了最佳性能。 展开更多
关键词 格子玻尔兹曼方法 负载均衡算法 局部加密网格 并行计算 节点负载均衡
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若干新兴数值算法在化学动力学中的应用
6
作者 钟巍 田宙 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期60-65,71,共7页
针对近些年发展起来的若干新兴数值计算方法在化学反应动力学中的应用进行综述。详细介绍了遗传算法,格子玻尔兹曼方法,蒙特卡罗方法和蚁群算法等,在简化化学反应动力学模型,估算化学反应动力学相关参数,求解化学反应动力学控制方程组... 针对近些年发展起来的若干新兴数值计算方法在化学反应动力学中的应用进行综述。详细介绍了遗传算法,格子玻尔兹曼方法,蒙特卡罗方法和蚁群算法等,在简化化学反应动力学模型,估算化学反应动力学相关参数,求解化学反应动力学控制方程组等方面的应用和研究情况。最后,对新兴数值计算方法在化学反应动力学中的应用前景进行了分析与展望。 展开更多
关键词 化学反应动力学 数值计算方法 遗传算法 格子玻尔兹曼方法 蒙特卡罗方法 蚁群算法
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基于LBM-DEM-IMB的流体-颗粒系统的曲线边界识别方法
7
作者 翁杰弟 姜永正 +2 位作者 傅佳豪 陶恋 杨景云 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期691-699,共9页
为解决现有数值模拟技术模拟生物质颗粒在曲线管道中与流体混合流动时易卡阻和效率低的问题,提出一种新的边界识别方法来识别复杂的自定义曲线边界,并通过自定义曲线边界中流体-颗粒的流动验证LBM-DEM-IMB和所提出算法的有效性和准确性... 为解决现有数值模拟技术模拟生物质颗粒在曲线管道中与流体混合流动时易卡阻和效率低的问题,提出一种新的边界识别方法来识别复杂的自定义曲线边界,并通过自定义曲线边界中流体-颗粒的流动验证LBM-DEM-IMB和所提出算法的有效性和准确性。结果表明,曲线边界识别方法在获得光滑曲线边界方面具有较高可行性和准确性,且合理反映了曲线边界对颗粒流动行为的影响,如颗粒在管道凹坑中的滞留和弯管内颗粒自由沉降时的瑞利-泰勒不稳定性。为提高IMB对曲线边界中流体-颗粒系统的计算能力及研究颗粒流动和提高如生物质颗粒的运输和加工效率提供一种有效的数值计算方法。 展开更多
关键词 生物质 计算流体力学 液固两相流 格子玻尔兹曼法 离散元法 曲线边界识别算法
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基于LBM的高性能图像同步降噪增强算法 被引量：2
8
作者 卢晶 胡钢 李会荣 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第12期3396-3401,共6页
为有效解决生物工程图像处理过程中存在的图像反差低下、噪声污染严重及优化处理效果不佳等问题,基于离散格子玻尔兹曼方法,依据离散格子玻尔兹曼方法的高精准度、高稳定性、高效性能等优点,提出一种改进优化的同步降噪增强算法(L-SDE)... 为有效解决生物工程图像处理过程中存在的图像反差低下、噪声污染严重及优化处理效果不佳等问题,基于离散格子玻尔兹曼方法,依据离散格子玻尔兹曼方法的高精准度、高稳定性、高效性能等优点,提出一种改进优化的同步降噪增强算法(L-SDE)。设计分段线性拉伸方法,将其作为外在因素添入离散格子玻尔兹曼方法计算过程,实现同步降噪与反差增强功能。实验结果表明,该算法与其它类型算法相比,图像处理效果以及算法时间复杂度更加具有优势。 展开更多
关键词 离散格子玻尔兹曼方法 图像处理 同步降噪 反差增强 同步降噪增强算法
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基于波数分析的扰流板风噪声仿真与优化
9
作者 杜敏韬 宋俊 +4 位作者 叶斌 陈耀钦 周万田 江财茂 龙良活 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期69-76,I0002,共9页
近年来,后扰流板风噪声成为汽车研究的热点,然而,其产生机理尚未完全清楚,同时,工程上的降噪也是亟待解决的难点。为了研究汽车后扰流板风噪声的产生机理并降低其对车内噪声的影响,首先,基于格子玻尔兹曼算法进行了可压缩非定常整车外... 近年来,后扰流板风噪声成为汽车研究的热点,然而,其产生机理尚未完全清楚,同时,工程上的降噪也是亟待解决的难点。为了研究汽车后扰流板风噪声的产生机理并降低其对车内噪声的影响,首先,基于格子玻尔兹曼算法进行了可压缩非定常整车外流场仿真,通过统计能量分析法计算车内噪声响应,并利用风洞试验验证了计算结果的准确性。然后,采用可直观显示噪声源位置的波数分析方法,对玻璃面压力进行分解,得到湍流压力载荷和声压载荷,同时结合噪声频谱的分析结果,发现:后扰流板的低频噪声峰值主要由周期性脱落涡带来的声压以及涡旋和玻璃面作用带来的湍流脉动压力共同导致,而高频噪声峰值主要由高速气流引起的辐射声压导致。最后,提出了一个优化后的扰流板设计,使得车内噪声频谱低频段声压级降低了5.5 dB(A),高频段声压级降低了14 dB(A)。 展开更多
关键词 可压缩 格子玻尔兹曼算法 波数分析 扰流板 风噪声
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