基于格子Boltzmann方法的污染物遷移擴(kuò)散的模擬.pdf

1、湖泊是我國(guó)最重要的水資源之一。隨著工業(yè)化的發(fā)展,水環(huán)境污染日益突出,尤其是湖泊的污染日益加重,嚴(yán)重影響了人們的生活健康環(huán)境及制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)湖泊污染問(wèn)題的研究已迫在眉睫,特別是對(duì)湖泊污染物遷移擴(kuò)散進(jìn)行研究,可以進(jìn)一步認(rèn)清人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響和強(qiáng)化人們對(duì)湖泊污染現(xiàn)狀的理性認(rèn)識(shí),掌握污染物分布及變化規(guī)律,為水環(huán)境容量計(jì)算、水質(zhì)改善與水網(wǎng)調(diào)度等提供基礎(chǔ)。
　　在對(duì)湖泊污染物遷移擴(kuò)散進(jìn)行研究的數(shù)值模擬方法中,傳統(tǒng)的數(shù)值方法如有限

2、元、有限體積法在水質(zhì)模擬方面取得了巨大的成功和廣泛應(yīng)用的同時(shí),也暴露出很多問(wèn)題,隨著所研究問(wèn)題的復(fù)雜性和數(shù)值模擬精度的高要求性等,元胞自動(dòng)機(jī)中的格子 Boltzmnn方法以其算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、邊界處理容易、支持并行計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)成為研究的焦點(diǎn),它把現(xiàn)實(shí)自然界中巨量的粒子間的復(fù)雜的碰撞運(yùn)動(dòng)用簡(jiǎn)單的松弛方法、分布函數(shù)等進(jìn)行處理,對(duì)微觀粒子運(yùn)動(dòng)的模擬取得了很好的效果。
　　本文系統(tǒng)地研究了格子自動(dòng)機(jī)中的格子Boltzmann方法。本論文首先介紹

3、了水環(huán)境數(shù)學(xué)模型國(guó)內(nèi)外研究概況及水污染遷移擴(kuò)散的數(shù)值模擬方法,重點(diǎn)講解了格子Boltzmnan方法及其在水污染模擬中的應(yīng)用;然后對(duì)格子Boltzmann方法的原理、H平衡原理、格子方程及D2Q9模型進(jìn)行了闡述,以格子方法和D2Q9模型為理論基礎(chǔ),結(jié)合大東湖湖泊實(shí)際情況,建立了基于格子Boltzmann方法的污染物遷移擴(kuò)散模型,污染物粒子采用的是九速度模型,粒子間的碰撞采用的是單松弛處理方法,通過(guò)坐標(biāo)變化、區(qū)域網(wǎng)格提取等建立離散網(wǎng)格圖層實(shí)