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NOVEL IMMERSED BOUNDARY-LATTICE BOLTZMANN METHOD BASED ON FEEDBACK LAW 被引量:1
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作者 李秀娟 赵荣国 钟诚文 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2012年第2期179-186,共8页
The lattice Boltzmann method (LBM) and the immersed boundary method (IBM) are alternative, com- putational techniques for solving complex fluid dynamics systems, and can take the place of the Navier-Stokes(N- S)... The lattice Boltzmann method (LBM) and the immersed boundary method (IBM) are alternative, com- putational techniques for solving complex fluid dynamics systems, and can take the place of the Navier-Stokes(N- S) equation. This paper proposes a novel immersed boundary-lattice Boltzmann method (IB-LBM) based on the feedback law. The method uses the immersed boundary concept in the LBM framework to capture the coupling between a body with complex geometry and a uniform fluid, Then, the flows around a stationary circular cylinder and two circular cylinders in a side by side arrangement are simulated by using the method. Results are agreed well with the benchmark data, so, the capability of the method for complex geometry is demonstrated. Different from the conventional IB-LBM, which uses the Hook's law or the direct forcing method to compute the interae- tion force, the method uses the feedback law--the feedback of velocity field and displacement information to calculate the force, thus ensuring the method has advantages of easy implementation and full parallelism. 展开更多
关键词 computational fluid dynamics lattice boltzmann method immersed boundary method feedback law circular cylinder
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Flow-Induced Transverse Vibration of Three Equal-Diameter Cylinders in an Equilateral Triangle Using the Immersed Boundary–Lattice Boltzmann Flux Solver
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作者 Xiaodi Wu Jiaqi Li +1 位作者 Shuo Huang Ruosi Zha 《哈尔滨工程大学学报(英文版)》 2025年第2期437-448,共12页
To explore the relationship between dynamic characteristics and wake patterns,numerical simulations were conducted on three equal-diameter cylinders arranged in an equilateral triangle.The simulations varied reduced v... To explore the relationship between dynamic characteristics and wake patterns,numerical simulations were conducted on three equal-diameter cylinders arranged in an equilateral triangle.The simulations varied reduced velocities and gap spacing to observe flow-induced vibrations(FIVs).The immersed boundary–lattice Boltzmann flux solver(IB–LBFS)was applied as a numerical solution method,allowing for straightforward application on a simple Cartesian mesh.The accuracy and rationality of this method have been verified through comparisons with previous numerical results,including studies on flow past three stationary circular cylinders arranged in a similar pattern and vortex-induced vibrations of a single cylinder across different reduced velocities.When examining the FIVs of three cylinders,numerical simulations were carried out across a range of reduced velocities(3.0≤Ur≤13.0)and gap spacing(L=3D,4D,and 5D).The observed vibration response included several regimes:the desynchronization regime,the initial branch,and the lower branch.Notably,the transverse amplitude peaked,and a double vortex street formed in the wake when the reduced velocity reached the lower branch.This arrangement of three cylinders proved advantageous for energy capture as the upstream cylinder’s vibration response mirrored that of an isolated cylinder,while the response of each downstream cylinder was significantly enhanced.Compared to a single cylinder,the vibration and flow characteristics of this system are markedly more complex.The maximum transverse amplitudes of the downstream cylinders are nearly identical and exceed those observed in a single-cylinder set-up.Depending on the gap spacing,the flow pattern varied:it was in-phase for L=3D,antiphase for L=4D,and exhibited vortex shedding for L=5D.The wake configuration mainly featured double vortex streets for L=3D and evolved into two pairs of double vortex streets for L=5D.Consequently,it well illustrates the coupling mechanism that dynamics characteristics and wake vortex change with gap spacing and reduced velocities. 展开更多
关键词 Flow-induced vibration Equal-diameter cylinders Lattice boltzmann flux solver immersed boundary method
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An Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Prediction for Particle Hydrodynamic Focusing in Annular Microchannels
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作者 Tao H Meng-Dan HU +1 位作者 Si-si Zhou Dong-Ke SUN 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2018年第10期89-92,共4页
We numerically study the dynamics of particle crystals in annular microchannels by the immersed-boundary(IB)lattice Boltzmann(LB) coupled model, analyze the fluid-particle interactions during the migration of part... We numerically study the dynamics of particle crystals in annular microchannels by the immersed-boundary(IB)lattice Boltzmann(LB) coupled model, analyze the fluid-particle interactions during the migration of particles,and reveal the underlying mechanism of a particle focusing on the presence of fluid flows. The results show that the Reynolds and Dean numbers are key factors influencing the hydrodynamics of particles. The particles migrate onto their equilibrium tracks by adjusting the Reynolds and Dean numbers. Elliptical tracks of particles during hydrodynamic focusing can be predicted by the IB-LB model. Both the small Dean number and the small particle can lead to a small size of the focusing track. This work would possibly facilitate the utilization of annular microchannel flows to obtain microfluidic flowing crystals for advanced applications in biomedicine and materials synthesis. 展开更多
关键词 An immersed boundary-lattice boltzmann Prediction for Particle Hydrodynamic Focusing in Annular Microchannels
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Numerical Investigation on the Deformation of the Free Interface During Water Entry and Exit of a Circular Cylinder by Using the Immersed Boundary-Multiphase Lattice Boltzmann Flux Solver
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作者 Guiyong Zhang Haoran Yan +2 位作者 Hong Song Heng Wang Da Hui 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2022年第3期99-113,共15页
In this work,the deformation of free interface during water entry and exit of a circular cylinder is investigated numerically by using the two-dimensional(2D)immersed boundary-multiphase lattice Boltzmann flux solver(... In this work,the deformation of free interface during water entry and exit of a circular cylinder is investigated numerically by using the two-dimensional(2D)immersed boundary-multiphase lattice Boltzmann flux solver(IB-MLBFS).The fluid domain is discretized by finite volume discretization,and the flux on the grid interface is evaluated by lattice Boltzmann equations.Both the implicit velocity correction and the surface flux correction are implemented by using the immersed boundary-method to consider the fluid-structure interaction and the contact interface between the multiphase fluids and the structure.First,the water entry of a circular cylinder is simulated and the results are compared with the experiment,which considered the length-diameter ratio of the circular cylinder.The reliability of 2D simulation is verified and the deformation of the free interface is well investigated.Afterward,the water exit of a circular cylinder with constant velocity is simulated,which is less researched.In addition,the results show the advantage of present IB-MLBFS to some extent.Finally,the water exit and re-entry of a circular cylinder are presented,and the results present the complex deformation of the free interface and the dynamic response of the moving structure.Based on the numerical results,the free interface of the multiphase fluids is well captured,and the contact interface on the boundary of the moving structure is accurately presented by the IB-MLBFS. 展开更多
关键词 Free interface Water entry Water exit immersed boundary method Lattice boltzmann flux solver
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浸入运动边界-格子Boltzmann方法4种固含率计算方法对比研究
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作者 夏明 邓柳泓 +1 位作者 黄刚海 徐远臻 《湘潭大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期24-34,共11页
为了达到流固耦合,格子Boltzmann方法(LBM)可采用浸入运动边界法(IMB)实现移动颗粒边界上的无滑移条件.该耦合方式(IMB-LBM)中固含率计算方法对流固耦合计算精度和效率有影响.对常用的固含率4种计算方法,即蒙特卡洛法(MCM)、单元分解法(... 为了达到流固耦合,格子Boltzmann方法(LBM)可采用浸入运动边界法(IMB)实现移动颗粒边界上的无滑移条件.该耦合方式(IMB-LBM)中固含率计算方法对流固耦合计算精度和效率有影响.对常用的固含率4种计算方法,即蒙特卡洛法(MCM)、单元分解法(UDM)、近似多边形法(APM)和闭合边界法(CBM),分别阐述其具体算法,对比了它们的计算精度和计算效率;最后通过圆盘颗粒非连续变形分析方法(DDDA)与IMB-LBM耦合模型下的一个多颗粒沉降流固耦合算例,对比分析了它们在流固耦合计算过程中的耗时.结果表明:1)CBM无误差,MCM和UDM在随机点数取1000,子单元数取100时误差稳定在1%以下,APM在颗粒直径大于格子长度10倍时,误差小于0.44%;2)MCM和UDM的计算精度及耗时分别与随机点数和子单元数相关,它们的计算耗时大于APM和CBM;3)计算效率上,APM>CBM>UDM>MCM,其中CBM计算耗时略微大于APM,APM和UDM计算耗时分别比MCM少2个和1个数量级.该结果可为IMB-LBM耦合模型中固含率计算方法优选提供借鉴. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 浸入运动边界法 固含率计算 近似多边形法 圆盘颗粒非连续变形分析
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浸没边界格子Boltzmann方法的改进及转动圆柱绕流模拟 被引量:3
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作者 王露 李天匀 +1 位作者 朱翔 郭文杰 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第6期97-103,共7页
针对浸没边界格子Boltzmann方法计算效率不足的问题,提出一种改进浸没边界格子Boltzmann方法。通过使用作用力格子Boltzmann模型,并简化流固耦合作用力的计算方法,使计算流程得到简化,同时,对比原方法转动圆柱绕流计算结果,计算时间缩... 针对浸没边界格子Boltzmann方法计算效率不足的问题,提出一种改进浸没边界格子Boltzmann方法。通过使用作用力格子Boltzmann模型,并简化流固耦合作用力的计算方法,使计算流程得到简化,同时,对比原方法转动圆柱绕流计算结果,计算时间缩短一半以上,提高了数值计算效率。结合改进算法研究转动圆柱绕流的流场升阻力系数、压力系数、流场速度等流体参数场随转速比的关系,揭示了一定的转动圆柱绕流动力学规律。研究结果表明,改进方法准确可靠。 展开更多
关键词 流固耦合 格子boltzmann方法 浸没边界法 转动圆柱绕流
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利用高精度浸没边界-格子Boltzmann流固耦合格式模拟2维刚体自由沉降运动 被引量:2
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作者 吴家阳 程永光 +1 位作者 张春泽 刁伟 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期29-34,共6页
自由刚体的流固耦合问题是计算流体动力学领域的热点问题,也是实际工程应用中的常见问题。为了利用基于迭代外力的浸没边界-格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB)耦合格式计算自由刚体的流固耦合问题,首先在原控... 自由刚体的流固耦合问题是计算流体动力学领域的热点问题,也是实际工程应用中的常见问题。为了利用基于迭代外力的浸没边界-格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB)耦合格式计算自由刚体的流固耦合问题,首先在原控制方程中添加自由刚体的运动方程组,然后利用IB-LB耦合格式离散并数值求解该数学模型。以两小球在水箱中的自由沉降运动为例,比较提出方法与其他流固耦合算法的计算结果。最后模拟富有挑战性的矩形平板在水箱中的飘动过程,捕捉到与实验数据相吻合的刚体运动轨迹和流态结构,通过对比提出方法和现有同类算法的单步平均耗时与平板平均速度,证明推广后的算法在复杂流固耦合问题模拟上有较高的计算效率和精度。 展开更多
关键词 流固耦合 浸没边界法 格子boltzmann方法 刚体 自由下沉
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基于浸没边界—格子Boltzmann方法的带自由液面的水力学问题模拟
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作者 张春泽 米家杉 +1 位作者 刁伟 侯极 《水电能源科学》 北大核心 2017年第2期108-111,共4页
为了高效、准确地通过数值方法研究涉及自由液面的流固耦合问题,将单相自由液面格子Boltzmann方法与浸没边界法相结合,提出可计算水流的液面波动及其与刚体相互作用的耦合模型,该耦合模型通过对耦合作用力的迭代,可确保浸没边界的无滑... 为了高效、准确地通过数值方法研究涉及自由液面的流固耦合问题,将单相自由液面格子Boltzmann方法与浸没边界法相结合,提出可计算水流的液面波动及其与刚体相互作用的耦合模型,该耦合模型通过对耦合作用力的迭代,可确保浸没边界的无滑移条件的实现,并可提高耦合模型计算的稳定性和准确性。进而通过该耦合模型模拟和分析了宽顶堰溢流和自由拍门过流两种常见的水力学问题,验证了该模型的可行性和正确性。 展开更多
关键词 单项自由液面—格子boltzmann 浸没边界法 流固耦合 宽顶堰溢流 自由拍门过流
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Motion of a rigid particle in the lid-driven cavity flow
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作者 Fan Yang Zhe Yan +1 位作者 Wencan Wang Ren Shi 《Chinese Physics B》 2025年第3期448-459,共12页
The motion of an elliptical rigid particle in a lid-driven cavity flow was numerically simulated using the immersed boundary lattice Boltzmann method(IB-LBM).The effects of the particle's initial orientation angle... The motion of an elliptical rigid particle in a lid-driven cavity flow was numerically simulated using the immersed boundary lattice Boltzmann method(IB-LBM).The effects of the particle's initial orientation angle,initial position,aspect ratio,and size on the motion characteristics were investigated.The computational results indicate that the particle's motion undergoes two distinct stages:a starting stage that involves moving from the release position to a limit cycle,and a periodic stage that involves moving on the limit cycle.The initial orientation of the particle has a minimal impact on both stages of motion.In contrast,the time it takes for the particle to reach the limit cycle may vary depending on the release position.Furthermore,particles with a larger aspect ratio exhibit a greater maximum velocity magnitude;an increase in particle size causes the particle trajectory to contract more toward the center of the cavity,decreasing the centrifugal force experienced by the particle. 展开更多
关键词 lattice boltzmann methods immersed boundary method elliptical rigid particle lid-driven cavity flow
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基于四叉树网格下的浸入边界-格子Boltzmann方法 被引量:2
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作者 姚皆可 钟诚文 李凯 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期525-532,共8页
提出了一种基于非均匀四叉树网格下的浸入边界-格子Boltzmann方法。在不同层网格界面上,为了保证物理量的连续性,需要在时空方向上进行插值。由于四叉树同层网格在空间上步长相等、且相邻时间层上时间步长相等,所以在时空方向上采用平... 提出了一种基于非均匀四叉树网格下的浸入边界-格子Boltzmann方法。在不同层网格界面上,为了保证物理量的连续性,需要在时空方向上进行插值。由于四叉树同层网格在空间上步长相等、且相邻时间层上时间步长相等,所以在时空方向上采用平均值插值,这样做的优点是时空方向插值既可以达到二阶精度,又可以简化计算过程,节省资源,对任意边界加密下的网格,格子Boltzmann方法的实现比较容易。为了充分利用均匀笛卡尔网格的优势,物面边界的处理采用了速度修正法,与传统浸入边界-格子Boltzmann方法中的直接力法、动量交换法相比,无滑移边界条件得到了较好的保证。同时,把大涡模型加入到浸入边界-格子Boltzmann方法中,实现了在四叉树网格数据结构、边界处理技术、大涡模拟几种模型相结合下,绕障碍物的较大雷诺数流动的模拟。通过不可压缩粘性流中圆柱绕流算例验证,结果与其它方法结果吻合良好。 展开更多
关键词 四叉树 格子boltzmann方法 网格加密 速度修正法 大涡模拟 浸入边界法
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基于浸入边界-格子Boltzmann通量求解法的椭圆柱流动特性分析 被引量:4
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作者 吴晓笛 刘华坪 陈浮 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期283-290,共8页
基于浸入边界-格子Boltzmann通量求解法,开展了雷诺数Re=100不同几何参数下单椭圆柱及串列双椭圆柱绕流流场与受力特性对比研究。结果表明,随长短轴比值的增加,单椭圆柱绕流阻力系数先减小后缓慢上升,最大升力系数则随长短轴比值的增大... 基于浸入边界-格子Boltzmann通量求解法,开展了雷诺数Re=100不同几何参数下单椭圆柱及串列双椭圆柱绕流流场与受力特性对比研究。结果表明,随长短轴比值的增加,单椭圆柱绕流阻力系数先减小后缓慢上升,最大升力系数则随长短轴比值的增大而减小;尾迹流动状态从周期性脱落涡到稳定对称涡。间距是影响串列圆柱及椭圆柱流场流动状态的主要因素,间距较小时,串列圆柱绕流呈周期性脱落涡状态,而椭圆柱则为稳定流动;随着间距增加,上下游圆柱及椭圆柱尾迹均出现卡门涡街现象,且串列椭圆柱临界间距大于串列圆柱。串列椭圆柱阻力的变化规律与圆柱的基本相同,上游平均阻力大于下游阻力;上游椭圆柱阻力随着间距的变大先减小,下游随间距的变大而增加,当间距达到临界间距时上下游阻力跃升,随后出现小幅度波动再逐渐增加,并趋近于相同长短轴比值下单柱体绕流的阻力。 展开更多
关键词 浸入边界法 格子boltzmann通量求解 串列椭圆柱 层流尾迹
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矩形容器中黏性流体的横波谐振:格子Boltzmann浸没边界方法(英文)
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作者 哈比特M A 吴锤结 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第4期371-394,共24页
将三维格子Boltzmann法(LBM)与浸没边界法(IBM)相结合,研究弹性矩形容器中黏性流体的横波谐振所引起的流动物理特性.提出了一个半微观表达式来计算边界节点处的流体受力.基于薄板弹性变形理论,使用解析变形解法来计算边界所经历的位移.... 将三维格子Boltzmann法(LBM)与浸没边界法(IBM)相结合,研究弹性矩形容器中黏性流体的横波谐振所引起的流动物理特性.提出了一个半微观表达式来计算边界节点处的流体受力.基于薄板弹性变形理论,使用解析变形解法来计算边界所经历的位移.基于该方法的数值模拟结果与固定边界的理论预测结果一致.采用振荡边界模拟展现了与理论预期相符合的流动模式. 展开更多
关键词 格子boltzmann 浸没边界法 谐波振荡
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三角形布置圆柱体群绕流特性与流动机理研究
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作者 涂佳黄 吕海宇 +1 位作者 胡刚 王贯宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期354-367,共14页
基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩... 基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩涡、单漩涡体向双漩涡过渡、不规则的双漩涡、规则的双漩涡、双漩涡向三漩涡过渡、不规则的三漩涡和规则的三漩涡模式,在α=30°时流场下游涡街更加规则,尾流模式转变更快。三圆柱所受的时均流体力系数受间隙流流速影响较大,各来流角度下随间距比(除小间距比外)的变化趋势基本一致,尾流模式转变会导致三圆柱群的流体力系数均方根值发生显著变化,在Kd≥3.5后上游圆柱流体力系数均方根值有较大起伏。除α=0°工况外,在Kd≥2.5后中游圆柱的涡脱落频率受α和Kd影响较小,数值相对稳定。 展开更多
关键词 浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法 等边三角形布置 尾流模式 流体力系数 流动机理
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刚性薄平板绕流特性的数值模拟
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作者 蔚杰 武建军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期699-708,共10页
为了揭示雷诺数、来流剪切参数对平板尾流涡街演化过程以及平板阻力特性的影响规律,本文基于浸没边界-格子Boltzmann方法建立了刚性薄平板绕流模型,并在雷诺数为100~1200内,对不同雷诺数与来流剪切参数下的刚性薄平板绕流问题进行数值... 为了揭示雷诺数、来流剪切参数对平板尾流涡街演化过程以及平板阻力特性的影响规律,本文基于浸没边界-格子Boltzmann方法建立了刚性薄平板绕流模型,并在雷诺数为100~1200内,对不同雷诺数与来流剪切参数下的刚性薄平板绕流问题进行数值模拟。分别研究了平板尾流区沿流向的2次失稳跃迁过程以及平板流向载荷随来流剪切参数的变化及其对雷诺数的依赖性,并对其机理进行了讨论。研究表明:随着流场剪切参数的增加,平板近尾流经过数次准周期分岔过程进入了由大尺度涡结构所主导的混沌状态,进一步诱发了低频、混沌的结构阻力;雷诺数越大,向混沌特征流向载荷转变所需的临界剪切参数越小。 展开更多
关键词 雷诺数 来流剪切参数 浸没边界-格子boltzmann方法 刚性薄平板 尾流 失稳 分岔 阻力
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几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响研究 被引量:7
15
作者 陈刚 苑宗敬 +2 位作者 张鸿志 韩佳坤 龚春林 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期131-137,共7页
为了研究几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响,基于IB-LBM算法开发了可在天河2号超级计算机上运行的大规模并行求解器。实现过程包括用浸入边界法在翼型表面构造力函数,并通过插值函数将翼型表面的力函数分散到周围流体网格点,然后... 为了研究几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响,基于IB-LBM算法开发了可在天河2号超级计算机上运行的大规模并行求解器。实现过程包括用浸入边界法在翼型表面构造力函数,并通过插值函数将翼型表面的力函数分散到周围流体网格点,然后通过格子波尔兹曼方法进行流体计算,更新速度场。以椭球翼、平板翼、NACA0012翼、长方体翼为研究对象,系统研究了仿生翼的几何形状对推力系数与涡系结构的影响。研究表明:椭球翼表面的涡系结构饱满且距离翼型表面最近,其推进性能最好;NACA0012翼和平板翼的涡系结构类似,推进性能相近;长方体翼由于钝体效应导致涡系结构细小且距离翼型表面较远,其推进性能最差。研究结果表明,在仿生飞行器设计中,应避免采用类似于长方体外形的钝体仿生翼,椭球翼推进性能最佳,但是由于椭球型质量分布导致对仿生飞行器连接部位质量要求较高,可采用推进性能相近的平板翼。 展开更多
关键词 仿生运动翼 浸入边界法 格子玻尔兹曼法 推进性能 几何参数
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旋转圆柱尾涡及受力计算方法研究 被引量:5
16
作者 郭春雨 宋妙妍 +2 位作者 常欣 王恋舟 薛嵘 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1943-1950,共8页
为了研究旋转圆柱的三维流场和受力特性,本文采用沉浸边界-格子玻尔兹曼方法(IB-LBM),对均匀来流条件下旋转圆柱进行了数值模拟,分析了不同相对转速和雷诺数的影响。结果表明旋转作用使尾涡与流动方向之间产生一定夹角,相对转速的增大... 为了研究旋转圆柱的三维流场和受力特性,本文采用沉浸边界-格子玻尔兹曼方法(IB-LBM),对均匀来流条件下旋转圆柱进行了数值模拟,分析了不同相对转速和雷诺数的影响。结果表明旋转作用使尾涡与流动方向之间产生一定夹角,相对转速的增大致使停滞点向上移动,并且影响柱体周围流速的损失。相对转速在1~2存在临界点,临界点前后速度波动范围发生改变。雷诺数能改变正负涡的脱落状态,增加柱体尾涡的三维性,并对升阻力产生相反的影响。计算结果验证了IB-LBM在处理旋转问题时的可行性,当前结果与文献中的结果相吻合。 展开更多
关键词 旋转圆柱 漩涡脱落 三维效应 格子玻尔兹曼 沉浸边界法 升阻力系数 压力系数 功率谱
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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
17
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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基于IB-LBFS和绝对节点坐标法的降落伞柔性结构流固耦合数值模拟 被引量:1
18
作者 刘钒 舒昌 刘刚 《气体物理》 2020年第3期59-68,共10页
在空气动力学、水动力学和生物流体力学领域中,大变形柔性结构的流固耦合现象是一个重要的非线性力学问题.对该系统的数值模拟是分析这一问题的有效手段.将近年提出的一种Descartes流场求解器,即浸润边界-格子Boltzmann通量求解器(immer... 在空气动力学、水动力学和生物流体力学领域中,大变形柔性结构的流固耦合现象是一个重要的非线性力学问题.对该系统的数值模拟是分析这一问题的有效手段.将近年提出的一种Descartes流场求解器,即浸润边界-格子Boltzmann通量求解器(immersed boundary-lattice Boltzmann flux solver,IB-LBFS)作为流场求解方法,并引入绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)作为大变形结构分析手段,构建了流固耦合求解器以模拟三维流场中的大变形柔性体运动.使用三维来流中的旗帜摆动算例对该流固耦合求解器进行了验证计算.基于该流固耦合求解器对三维不可压流场中的矩形降落伞和十字形降落伞的展开过程进行了非定常流固耦合数值模拟. 展开更多
关键词 流固耦合 浸润边界法 格子boltzmann通量求解 绝对节点坐标法 降落伞
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低雷诺数下展弦比对仿生拍动翼推进性能的影响研究 被引量:4
19
作者 苑宗敬 韩佳坤 陈刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期156-162,共7页
研究自然界中生物的非定常运动对于人类开发新概念飞行器和水下航行器具有重要指导意义。本文采用浸入边界格子玻尔兹曼方法(IB-LBM),发展了一套三维IB-LBM并行求解器。以NACA0012仿生拍动翼为对象,在中国天河2号超级计算机上对不同展... 研究自然界中生物的非定常运动对于人类开发新概念飞行器和水下航行器具有重要指导意义。本文采用浸入边界格子玻尔兹曼方法(IB-LBM),发展了一套三维IB-LBM并行求解器。以NACA0012仿生拍动翼为对象,在中国天河2号超级计算机上对不同展弦比在低雷诺数条件下对其推进性能影响进行大规模数值。捕捉到了NACA0012拍动翼尾迹区中的精细涡系结构及其演化过程,给出了NACA0012翼拍动过程中产生的非定常力的变化趋势。研究结果表明:随着展弦比增加NACA0012拍动翼尾迹区中涡系结构二维效应越发明显,而其推进性能则随着展弦比增大先增加后减小。因此在设计仿生扑动翼时必须仔细选择仿生翼的展弦比。 展开更多
关键词 NACA0012仿生翼 浸入边界法 格子玻尔兹曼方法 涡系结构 推力系数
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基于浸没边界法的水库变动水面模拟及验证 被引量:1
20
作者 周睿 程永光 吴家阳 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期66-73,共8页
水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过... 水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过简单算例予以验证。结果表明:该方法具有良好的可行性和准确性,改进了水库变动水面预测方法,可用于研究水库水面的时空变化规律。 展开更多
关键词 水库 水温预测 格子boltzmann方法 浸没边界法
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