流體流動(dòng)的格子Boltzmann方法.pdf

1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文流體流動(dòng)的格子Boltzmann方法姓名：王廣超申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計(jì)算數(shù)學(xué)指導(dǎo)教師：施保昌20040310華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文A b s t r a c tT h e1 a t t i c e B o l t z m a n nm e t h o di S an e wn u m e r i c a lt e c h n i q u eb a s e do nk i n e t i ct h e o r

2、 yt o s i m u l a t ef l u i d f l o w si ar e c e n ty e a r s ．C o m p a r e dw i t ho t h e rc o m p u t a t i o n a lf l u i dd y n a m i c sa p p r o a c h e s ，t h em e t h o di s s i m p l e ，i n t r i n s i c a l

3、 l yp a r a l l e l ，a n de a s yt oi n c o r p o r a t e c o m p l e x b o u n d a r y c o n d i t i o n s ．A l t h o u g h ，t h e r eh a sa p r o g r e s si ne m p l o y i n gt h el a t t i c eB o l t z m a u n e q u a

4、 t i o nf o rf l u i dd y n a m i c sa n dm o d e l i n gc o m p l e xp h y s i c si nf l u i d sr e c e n t l y ．t h e r es o m e p r o b l e m s n e e dt ob es o l v e d ．S H c ha sn l en o n —u n i f o r ml a t t i c

5、ea n dc a r v eb o u n d a r yc o n d i t i o n sa r ev e r yd i 箭c u l t f o rt h es t a n d a r dl a t t i c e B o l t z m a n nm e t h o d d e a l i n gw i t h ．T h ec o m p u t a t i o n a lm o d e l ，b o u n d a r y

6、c o n d i t i o n sa n dn o n - u n i f o r ml a t t i c em e t h o da r e s t u d i e d i n d e t a i l i n t h ep a p e r ．F o rc o m p u t a t i o n a lm o d e l ，a l li m p l i c i t s c h e m ei sp r e s e n t e d ．

7、A p a r a m e t e r f a c t o r i Si n t r o d u c e di n t ot h el a t t i c eB o l t z m a n n e q u a t i o na n d t h ep a r a m e t e r f a c t o r i S i n d e p e n d e n t w i t h t h e r e l a x a t i o n t i m e

8、 f a c t o r ．F o r b o u n d a r yc o n d i t i o n s ，an e ws c h e m ei Sd e v e l o p e di nW h i c ht h em a c r o s c o p i cq u a n t i t i e s o nt h ec o m p u t a t i o n a l b o u n d a r yn o d e sC a n b eo

9、b t a i n e df r o m t h em a c r o s c o p i cq u a n t i t i e so n t h ep h y s i c a lb o u n d a r y n o d e s ．F o rn o n —u n i f o r ml a t t i c em o d e l ，an e s t e db o u n d a r yc o n d i t i o ns c h e m

10、ei Sp r o p o s e d ．I nt h es c h e m e ．t h ec o m p u t a t i o n a ld o m a l ni s d i v i d e di n t o s o m er e g u l a rs u b —d o m a i n s w i t ht h en e s t e d b o u n d a r i e s ．T h ed i s t r i b u f i o

11、 n f u n c t i o n C a nb ec o m p u t e d b y u n i f o r m l a t t i c e B o l t z m a n n m e t h o d w i t h i n s u b —d o m a i n s a n d b yn o n ．e q u i l i b r i u me x t r a p o l a t i o n s c h e m e o n t h

12、 e b o u n d a r i e s ．T h r e e e a s e so f f l o w p a s ts q u a r ec y l i n d e r sa r ei n v e s t i g a t e di nt h ep a p e r ．F o r c a s e1 ，t h e s q u a r e c y l i n d e r i S l o c a t e d a t t h e c e n

13、 t e r o ft h e c h a n n e l ．t h e k a r m a nv o r t e x i Ss u c c e s s f u l l ys i m u l a t e da n dt h eS t r o u h a ln u m b e r sa t d i f f e r e n tR e y n o l d sn u m b e r sa r eg i v e n ；F o r c a s e2

14、 ，t h es q u a r e c y l i n d e ri sl o c a t e da ta w a l lo f f l o w f i e l d ，t h er e c i r c u l a t i o nl e n g t h sb e h i n dt h es q u a r ec y l i n d e ra td i f f e r e n tR e y n o l d sn u m b e r sa

15、r ec o n s i d e r e d ；F o rc a s e3 ，t w os q u a r e c y l i n d e r sa r r a n g e ds i d eb y s i d ei nt h e c e n t e ro f t h ec h a n n e l ，t h ef l o wf e a t u r e sa td i f i e r e n ts p a c i n g r a t i o

16、 sa r es t u d i e d ．K e y w o r d s ：l a t t i c e B o l t z m a n n m e t h o d ；i m p l i c i ts c h e m e ；n o n —u n i f o r mm e s h ；n e s t e db o u n d a r y ；c u r v eb o u n d a r y ；P o i s e u i l l ef l o