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基于格子Bhatnagar-Gross-Krook模型的地震压力波模拟 被引量:3
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作者 闫广武 董银峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期238-243,共6页
给出一种新的用于模拟地震压力波的格子Boltzmann模型.通过使用Chapman-Enskog展开和多重尺度技术,得到了一系列的格子Boltzmann方程和时间尺度t0上守恒律,给出了满足地震压力波方程所要求的高阶矩以及简单的平衡态分布函数表达式.数值... 给出一种新的用于模拟地震压力波的格子Boltzmann模型.通过使用Chapman-Enskog展开和多重尺度技术,得到了一系列的格子Boltzmann方程和时间尺度t0上守恒律,给出了满足地震压力波方程所要求的高阶矩以及简单的平衡态分布函数表达式.数值结果表明这种方法可以用来模拟地震压力波. 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN模型 格子bhatnagar-gross-krook模型 地震压力波 高阶矩 多尺度技术
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新的格子Bhatnagar-Gross-Krook模型求解修正的Burgers方程
2
作者 高云 乐励华 《东华理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第1期89-93,共5页
随着计算机技术的发展,数值模拟方法求解偏微分方程得到越来越广泛的应用。格子Boltzmann方法是一种新型的模拟方法,由于该方法具有计算效率高、边界条件容易处理、完全并行性等独特的优点,使得它具有广泛的应用领域。利用格子Bhatnagar... 随着计算机技术的发展,数值模拟方法求解偏微分方程得到越来越广泛的应用。格子Boltzmann方法是一种新型的模拟方法,由于该方法具有计算效率高、边界条件容易处理、完全并行性等独特的优点,使得它具有广泛的应用领域。利用格子Bhatnagar-Gross-Krook模型来求解修正的Burgers方程,首先用该方法正确的恢复了宏观方程,然后数值模拟了两个具有解析解的修正Burgers方程。把模拟解与解析解进行对比,发现数值解与解析解和前人研究中的数值解都吻合很好。 展开更多
关键词 格子BGK模型 修正的burgers方程 数值解
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基于格子Boltzmann重叠法求解一、二维耦合浅水动力学模型
3
作者 杨浩 敬玥彤 +3 位作者 刘海飞 毕娟 王洪达 褚珣 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-117,129,共9页
提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模... 提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模拟通常涉及跨维度建模,可能会在某些边界处做近似处理,例如河流-湖泊汇合处、洪水淹没区和河口区域。为高效求解跨维度浅水方程(shallow water equations, SWE)问题,SCM通过在一维和二维LBM模型边界处人工设置重叠区域,使不同维度的2个模型在该区域交换水动力信息。在重叠区域采用零梯度边界条件,从而得到耦合所需的变量。1D-2D耦合模型通过了圆形空腔射流和急弯河道2个验证模型的比较测试,结果显示一、二维耦合模型的精度与二维模型基本相当。本研究通过SCM有效地求解了跨维度浅水方程问题,提高了一维与二维模型间的耦合精度,为复杂地形浅水区域的水动力模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 水动力模型 一、二维耦合 重叠法 浅水方程
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正则化相场格子玻尔兹曼两相流模型 被引量:1
4
作者 李游 李贵 +2 位作者 李桥忠 代安定 牛小东 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2259-2270,共12页
目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用... 目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用于模拟大密度比和大黏度比的气液两相流动.该模型由界面追踪和流场求解两个核心模块构成,其中界面变化采用守恒型Allen-Cahn (A-C)相场方程控制,流场演化则通过不可压NavierStokes (N-S)方程控制.首先,构建了两个正则化格子玻尔兹曼方程(lattice Boltzmann equation,LBE)分别获取流场信息和相场信息.与标准的单松弛模型不同的是,提出的模型在演化方程的碰撞项中引入了非平衡态的预前碰撞函数,且该预前碰撞项仅与宏观量有关.通过Chapman-Enskog (C-E)多尺度展开分析,证实了所提出的模型能够准确地恢复到宏观流场控制方程和相场控制方程.进一步地,为了验证本模型的有效性,模拟了4个两相流典型算例,包括静态液滴、Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性问题、气泡上升和单个液滴撞击液膜.数值结果证实了提出的模型能够准确地模拟大密度比、大黏度比、大雷诺数下的气液两相流流动问题.更重要的是,相较于传统的相场单松弛模型在小的迁移率(θ_(M)<2.0×10^(-2))下就会诱发数值方法不收敛的问题,提出的模型在模拟迁移率较小(θ_(M)=1.0×10^(-6))的复杂两相流动时表现出更好的稳定性,能够更准确地刻画界面流动,捕捉界面形态. 展开更多
关键词 正则化相场模型 气-液两相流 Allen-Cahn方程 格子玻尔兹曼方法
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基于格子Boltzmann方法的自由能密度模型
5
作者 李若桐 钟兴国 +1 位作者 刘起霖 闻炳海 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期90-99,共10页
基于格子Boltzmann方法的多相流模型具有相界面自动演化、无需边界积分等优势,在模拟复杂多相流系统中获得广泛的研究和应用。本文引入自由能密度计算分子间的相互作用力,提出一种满足热力学一致性和伽利略不变性的多相流模型。使用该... 基于格子Boltzmann方法的多相流模型具有相界面自动演化、无需边界积分等优势,在模拟复杂多相流系统中获得广泛的研究和应用。本文引入自由能密度计算分子间的相互作用力,提出一种满足热力学一致性和伽利略不变性的多相流模型。使用该模型预测气液两相共存密度的结果与理论值吻合得很好,误差值为-0.01~0.01,并且在低温度下优于改进的伪势模型。同时该模型也可以模拟较大密度比的气液系统,液相与气相的密度比可达10^(7)以上。通过两相分离和液滴撞击液膜等一系列数值模拟,验证了该模型符合伽利略不变性。该模型物理清晰、易于实施,能够结合不同状态方程模拟多相流系统,具有较好的实用性和应用前景。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 多相流 自由能模型 自由能密度 大密度比
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微通道内声传播格子Boltzmann建模及其特性研究
6
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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基于相场格子Boltzmann方法的相间传质模拟
7
作者 崔嘉 秦妍 +3 位作者 董波 周训 张雅瑾 李维仲 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期271-277,共7页
相间传质在科学、工程和技术领域广泛存在。为了研究静态和动态情况下不混溶两相之间的相间传质过程,本文将连续组分传输模型与相场格子玻尔兹曼方法结合,构建了一个适用于模拟具有大密度比两相流系统相间传质过程的格子Boltzmann多相... 相间传质在科学、工程和技术领域广泛存在。为了研究静态和动态情况下不混溶两相之间的相间传质过程,本文将连续组分传输模型与相场格子玻尔兹曼方法结合,构建了一个适用于模拟具有大密度比两相流系统相间传质过程的格子Boltzmann多相模型。该模型通过在碰撞过程引入源项和相界面处引入传质通量,保证相界面上的通量连续性。随后通过模拟静止相界面传质问题和毛细管驱替与传质过程验证了传质模型的正确性。和现有模型相比,本文提出的模型在模拟相间传质过程中可以保证相界面传质通量具有较高的精度。随后,本文模拟了多孔介质内相间传质过程,并对多孔介质内两相传质通量的变化原因和影响因素进行深入研究。研究结果表明,根据相界面传质通量的变化可以将多孔介质中相间传质过程划分为两个阶段。第一阶段相界面总传质通量随界面处浓度梯度迅速减小;第二阶段的总传质通量曲线与单位相界面速度曲线的变化趋势高度一致。 展开更多
关键词 相间传质 两相流 格子玻尔兹曼方法 相场模型 多孔介质
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基于机器学习与粒子群算法的LBM多相流模型优化
8
作者 侯亚祺 张玮 +2 位作者 张鸿 高飞雨 胡嘉华 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1120-1132,共13页
在利用格子Boltzmann方法(LBM)模拟低毛细数的弹状流流动时,由于气泡发展过程复杂,模型控制参数选择难度大,当所选参数不当时,会产生错误的非物理现象,从而降低计算精度。通过机器学习建立LBM多相流过程模型,采用粒子群算法优化机器学... 在利用格子Boltzmann方法(LBM)模拟低毛细数的弹状流流动时,由于气泡发展过程复杂,模型控制参数选择难度大,当所选参数不当时,会产生错误的非物理现象,从而降低计算精度。通过机器学习建立LBM多相流过程模型,采用粒子群算法优化机器学习模型的超参数,进一步优化LBM建模过程中的控制参数,建立了LBM-机器学习-粒子群算法耦合多相流数值模拟模型。基于该模型研究了T型微通道内弹状流流动参数对气泡演化过程稳定性的影响。模拟结果表明,所建LBM多相流模型能预测复杂条件下气泡伸长率,在此基础上通过伸长率分析找到了最优气液两相进口流速关系,有效解决了低毛细数下弹状流流动不稳定性问题,显著提高了模拟计算精度与计算效率。 展开更多
关键词 格子Boltzmann法 微通道弹状流 机器学习 粒子群算法 模型优化
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液体火箭发动机高频燃烧不稳定数值模拟基础模型
9
作者 洪春涛 陈钱 《火箭推进》 北大核心 2025年第1期17-33,共17页
液体火箭发动机高频燃烧不稳定问题是液体火箭发动机中重要的复杂问题之一,数值模拟在研究该问题时具有一定优势。液体火箭发动机高频燃烧不稳定数值模拟涉及较多基础模型,为了合理应用现有基础模型并进行进一步发展,从喷雾模型与蒸发... 液体火箭发动机高频燃烧不稳定问题是液体火箭发动机中重要的复杂问题之一,数值模拟在研究该问题时具有一定优势。液体火箭发动机高频燃烧不稳定数值模拟涉及较多基础模型,为了合理应用现有基础模型并进行进一步发展,从喷雾模型与蒸发模型、湍流模型与亚格子模型、燃烧模型、热物性模型这4个方面对其相关研究进行梳理。结果表明,离散相模型尽管能获得较好效果,但离实现液体火箭发动机高频燃烧不稳定全过程解析所需的喷雾模拟还有较大差距,后续研究中需通过在数值模拟中更好地融入流动不稳定性理论来准确模拟喷雾过程自身的非定常特性,通过离散相模型的气液双向耦合或VOF-DPM模型来准确模拟喷雾过程对扰动的响应。湍流建模中尽管经济性高的URANS方法在工程设计上有一定的价值,但LES方法能更准确地捕捉非线性压力振荡对非定常湍流的影响,后续研究中RANS/LES混合方法也应得到进一步的应用。EBU-Arrhenius模型能初步满足湍流-化学反应相互作用建模的要求,但燃烧细节的模拟不足;后续研究中可采用考虑详细化学反应动力学机理的燃烧模型,以更准确地捕捉非线性压力振荡对非定常燃烧释热的影响。目前大多研究都考虑了真实流体热物性,后续研究中还需探索适用于亚临界、跨临界和超临界等环境下所有流体状态的热物性统一处理方法。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 高频燃烧不稳定 喷雾模型 湍流模型 格子模型 燃烧模型 热物性模型
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基于格子波尔兹曼模型的图像去噪 被引量:15
10
作者 陈玉 严壮志 钱跃竑 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期574-580,共7页
Perona和Malik提出的各向异性的扩散模型存在着模型不稳定、图像灰度容易产生"阶越"现象等缺陷.本文通过在格子波尔兹曼各向同性扩散模型的网格点间加入跨膜介质,建立了格子波尔兹曼各向异性扩散模型.该模型中前向扩散过程占... Perona和Malik提出的各向异性的扩散模型存在着模型不稳定、图像灰度容易产生"阶越"现象等缺陷.本文通过在格子波尔兹曼各向同性扩散模型的网格点间加入跨膜介质,建立了格子波尔兹曼各向异性扩散模型.该模型中前向扩散过程占据了主导作用,因而是稳定的.实验分析表明,该模型很好地解决了P-M模型存在的灰度"阶越"现象,处理结果具有更高的峰值信噪比. 展开更多
关键词 图像去噪 格子波尔兹曼模型 P-M模型 偏微分方程
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基于耦合映像格子模型的时空混沌二值序列及其性能分析 被引量:16
11
作者 彭军 李学明 +2 位作者 张伟 廖晓峰 Eiji Okamoto 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2005年第2期196-198,232,共4页
基于耦合映像格子模型,给出了一种时空混沌二值序列的产生方法,并对其性能进行了详细分析。结果表明,该种时空混沌二值序列具有十分理想的随机性和相关性。此外,混沌序列容易产生和控制,具有线性复杂度高、对参数敏感等特性,因此特别适... 基于耦合映像格子模型,给出了一种时空混沌二值序列的产生方法,并对其性能进行了详细分析。结果表明,该种时空混沌二值序列具有十分理想的随机性和相关性。此外,混沌序列容易产生和控制,具有线性复杂度高、对参数敏感等特性,因此特别适合于在保密通信和密码学等诸多领域中应用。 展开更多
关键词 时空混沌 格子模型 映像 序列 耦合 理想 随机性 线性复杂度 保密通信 密码学
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代数亚格子湍动能模型及非黏性亚格子应力模型在喷雾大涡模拟中的应用 被引量:4
12
作者 周磊 解茂昭 +3 位作者 罗开红 帅石金 贾明 秦文瑾 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期215-221,共7页
在KIVA3V中将考虑简化的代数亚格子湍动能模型的3种亚格子尺度模型和K方程湍动能模型的非黏性亚格子应力模型纳入程序中,对定容弹中柴油的喷射和雾化过程进行了数值研究.以燃油液相和蒸气相分布的试验数据为依据,揭示了代数亚格子尺度... 在KIVA3V中将考虑简化的代数亚格子湍动能模型的3种亚格子尺度模型和K方程湍动能模型的非黏性亚格子应力模型纳入程序中,对定容弹中柴油的喷射和雾化过程进行了数值研究.以燃油液相和蒸气相分布的试验数据为依据,揭示了代数亚格子尺度湍动能模型对燃油喷雾计算结果的影响,并且与K方程亚格子湍动能模型进行了对比,同时分析了加入的非黏性亚格子应力张量模型的适用性.结果显示3种亚格子应力模型及代数亚格子湍动能模型的组合可以有效地模拟流场中湍动能变化对液滴弥散速度的影响,从而使液相贯穿距及液相和气相浓度分布与试验结果更为接近.同时,该代数模型所计算的亚格子尺度湍动能与K方程模型计算结果相当吻合.非黏性亚格子模型可以计算相对准确的喷雾结果. 展开更多
关键词 格子模型 湍动能 喷雾 大涡模拟
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用格子Boltzmann方法研究交通流BML模型 被引量:7
13
作者 黄乒花 孔令江 刘慕仁 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2002年第4期6-10,共5页
用格子玻尔兹曼方法研究二维决定论交通流BML模型,得出模型满足的玻尔兹曼方程,并对其进行了计算机模拟,获得了与用CA方法研究该模型相类似的结论,提供了格子玻尔兹曼方法用于研究交通流的可行性.
关键词 格子BOLTZMANN方法 格子玻尔兹曼方法 CA方法 二维决定通流 BML模型 计算机模拟
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基于XDLVO理论的黏性泥沙絮凝模拟格子玻耳兹曼模型 被引量:4
14
作者 乔光全 张庆河 +2 位作者 张金凤 程洪剑 卢昭 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期232-238,共7页
引入XDLVO理论(extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory)描述颗粒间作用力,建立了黏性泥沙絮凝的格子玻耳兹曼模型,利用该模型模拟由不等速沉降引起的黏性泥沙絮凝,分析不同黏土矿物泥沙颗粒对泥沙絮凝的影响,并探讨泥沙絮... 引入XDLVO理论(extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory)描述颗粒间作用力,建立了黏性泥沙絮凝的格子玻耳兹曼模型,利用该模型模拟由不等速沉降引起的黏性泥沙絮凝,分析不同黏土矿物泥沙颗粒对泥沙絮凝的影响,并探讨泥沙絮凝机理.模拟结果表明,不同黏土矿物的絮凝难易程度有所不同,伊利土最容易絮凝,其次是高岭土,蒙脱土絮凝能力最差,该絮凝沉降规律与前人的实验观测结论一致. 展开更多
关键词 XDLVO理论 黏性泥沙 格子玻耳兹曼模型 絮凝沉降 黏土矿物
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用于模拟弱可压缩Navier-Stokes方程的格子气模型 被引量:7
15
作者 阎广武 胡守信 施卫平 《吉林大学自然科学学报》 CAS CSCD 1997年第1期1-6,共6页
给出压缩因子的形式.通过引入鬼场,消除压缩因子,得到了平衡态分布函数的一般表达式及可压缩的等温的Navier-Stokes方程,同时给出了自映射条件所要求的平衡态分布函数的范围.
关键词 可压缩流动 N-S方程 压缩因子 格子模型
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二阶双系数动态亚格子应力模型 被引量:4
16
作者 唐学林 钱忠东 吴玉林 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期50-55,共6页
基于亥姆霍兹速度分解定理和Smagorinsky模型,提出二阶双系数动态亚格子尺度应力模型,即亚格子尺度应力是可解的应变率张量和旋转率张量的函数。应用有限差分法对此模型的控制方程进行了离散,并数值模拟得到了弯管内部的流场分布和压力... 基于亥姆霍兹速度分解定理和Smagorinsky模型,提出二阶双系数动态亚格子尺度应力模型,即亚格子尺度应力是可解的应变率张量和旋转率张量的函数。应用有限差分法对此模型的控制方程进行了离散,并数值模拟得到了弯管内部的流场分布和压力分布。把雷诺数为40000的弯管流动的实验数据和此模型的模拟结果相比较,证明此模型是可行、可靠的。 展开更多
关键词 亚尺度模型 动态模型 湍流 弯管 二阶双系数 格子应力
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一类偏微分方程的格子Boltzmann模型 被引量:4
17
作者 戴厚平 郑洲顺 段丹丹 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第3期21-26,共6页
研究了对流扩散方程、Burgers方程和Modified-Burgers方程等具有相同形式的一类偏微分方程。并且构建了带修正函数项的D1Q3格子Boltzmann模型求解这类方程。为了能准确地恢复出此宏观方程,利用Chapman-Enskog展开和多尺度分析技术,推导... 研究了对流扩散方程、Burgers方程和Modified-Burgers方程等具有相同形式的一类偏微分方程。并且构建了带修正函数项的D1Q3格子Boltzmann模型求解这类方程。为了能准确地恢复出此宏观方程,利用Chapman-Enskog展开和多尺度分析技术,推导出了各个方向的平衡态分布函数和修正函数的具体表达式。数值计算结果表明该模型是稳定、有效的。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN模型 对流扩散方程 BURGERS方程 Modified-Burgers方程 D1Q3模型
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二维Selkov反应扩散模型的格子Boltzmann方法模拟 被引量:6
18
作者 邓敏艺 刘慕仁 孔令江 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第3期1-4,共4页
建立了二维 Selkov反应扩散模型的格子 Boltzmann方法 ,进行计算机模拟演化 ,模拟出 Selkov反应的均匀定态、极限环、图灵斑图、环状波等空间结构 ,表明在模拟求解流速为零情况下的反应扩散方程时 。
关键词 理论物理 反应扩散模型 格子BOLTZMANN方法 计算机模拟
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基于格子气模型的宿舍火灾人群疏散研究 被引量:8
19
作者 张伟力 赵林度 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期169-172,共4页
为在宿舍发生火灾时给疏散人员提供最优的人群疏散方案,提高抢险救灾能力,将疏散过程分为两个阶段——学生发现火灾离开宿舍向走廊疏散,再由走廊向两端的出口疏散。综合考虑社会力因素,将优势方向权重算法与偏向随机行走格子气模型结合... 为在宿舍发生火灾时给疏散人员提供最优的人群疏散方案,提高抢险救灾能力,将疏散过程分为两个阶段——学生发现火灾离开宿舍向走廊疏散,再由走廊向两端的出口疏散。综合考虑社会力因素,将优势方向权重算法与偏向随机行走格子气模型结合建模,对宿舍不同人数进行模拟,并通过Anylogic进行仿真计算。结果表明,格子气模型和优势方向权重算法能够真实模拟宿舍火灾疏散场景。 展开更多
关键词 安全工程 人群疏散 格子模型
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用13速六方格子BGK模型模拟空腔流 被引量:2
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作者 孔令江 李华兵 +1 位作者 何云 刘慕仁 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 1999年第4期7-10,共4页
采用13 速六方格子BGK模型研究空腔粘性流- 模拟了空腔边界温度高于空腔内部温度时,腔内流体热的输运过程及腔中流体达到稳定后的流场速度。
关键词 空腔粘性流 格子BGK模型 粘性流 数值模拟
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