格子Boltzmann方法中三维运动边界的统一模型

计算物理 ›› 2008, Vol. 25 ›› Issue (5): 535-542.

格子Boltzmann方法中三维运动边界的统一模型

刘演华, 林建忠, 库晓珂

浙江大学力学系, 浙江杭州 310027

收稿日期:2007-03-29 修回日期:2007-11-19 出版日期:2008-09-25 发布日期:2008-09-25
作者简介:刘演华(1981-),男,江苏,博士生,从事计算流体力学研究.
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(No.10632070)资助项目

Unified Method for Three-dimensional Moving Boundary in Lattice Boitzmann Method

LIU Yanhua, LIN Jianzhong, KU Xiaoke

Department of Mechanics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

Received:2007-03-29 Revised:2007-11-19 Online:2008-09-25 Published:2008-09-25

摘要/Abstract

摘要： 格子Boltzmann方法(LBM)中边界条件的处理很复杂,在现有的边界条件处理方法中,动力学格式能够精确满足宏观边界条件,但由于要解一个不定方程,必须引入附加假设确保方程非奇异.作为动力学格式和反弹格式的一种扩展,提出一种处理三维任意速度运动边界的统一模型,其中入口速度和固体壁面速度是该模型的特殊情形.给出用于三维15速度的表达式.为了检验该模型,模拟对角顶盖驱动三维空腔流,并将结果与有限差分法计算的结果进行比较,说明所提出的统一模型是合理可行的.

关键词: 格子Boltzmann方法, 三维运动边界条件, 运动学格式, 顶盖驱动三维空腔流

Abstract: A unified method is proposed to treat 3D moving boundaries at arbitrary velocity as an extension of kinetic format and bounce-back format. Velocities at inlet and on solid wall are special cases of the model. A simplified expression is given in a three dimensional 15-velocity model. Numerical simulation for a diagonally lid-driven three-dimensional cavity flow is performed to verify this scheme. Compared with finite difference method (FDM), the proposed method proves reasonable.

Key words: lattice Boltzmann method, three-dimensional moving boundary condition, kinetic format, three-dlmensional diagonal lid-driven cavity flow

中图分类号:

刘演华, 林建忠, 库晓珂. 格子Boltzmann方法中三维运动边界的统一模型[J]. 计算物理, 2008, 25(5): 535-542.

LIU Yanhua, LIN Jianzhong, KU Xiaoke. Unified Method for Three-dimensional Moving Boundary in Lattice Boitzmann Method[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2008, 25(5): 535-542.

[1]	冯舒婷, 戴厚平, 宋通政. 二维空间分数阶反应扩散方程组的格子Boltzmann方法[J]. 计算物理, 2022, 39(6): 666-676.
[2]	刘嘉鑫, 郑林, 张贝豪. 多孔介质方腔内双扩散自然对流熵产的格子Boltzmann模拟[J]. 计算物理, 2022, 39(5): 549-563.
[3]	林品亮, 冯欢欢, 董宇红. 具有多孔介质覆面层的柱体绕流流场分析[J]. 计算物理, 2022, 39(4): 418-426.
[4]	张巧玲, 景何仿. 三维曲面腔顶盖驱动流的MRT-LBM研究[J]. 计算物理, 2022, 39(4): 427-439.
[5]	陈露, 高明, 梁佳, 王东民, 赵玉刚, 章立新. 润湿梯度作用下液滴在倾斜表面向上运动的格子Boltzmann模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 672-682.
[6]	魏雪丹, 戴厚平, 李梦军, 郑洲顺. 一维空间Riesz分数阶对流扩散方程的格子Boltzmann方法[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 683-692.
[7]	娄钦, 汤升, 王浩原. 基于格子Boltzmann大密度比模型的多孔介质内气泡动力学行为数值模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(3): 289-300.
[8]	梁佳, 高明, 陈露, 王东民, 章立新. 液滴撞击不同湿润性固壁面上静止液滴的格子Boltzmann研究[J]. 计算物理, 2021, 38(3): 313-323.
[9]	袁俊杰, 叶欣, 单彦广. 格子Boltzmann方法模拟填充纳米流体三角形腔内的自然对流[J]. 计算物理, 2021, 38(1): 57-68.
[10]	王坚毅, 潘振海, 吴慧英. 微通道内椭球颗粒惯性聚焦行为数值研究[J]. 计算物理, 2020, 37(6): 677-686.
[11]	唐古月, 娄钦, 李凌. 格子Boltzmann方法分析加热尺寸和瑞利数对可变形开口腔内自然对流的影响[J]. 计算物理, 2020, 37(3): 263-276.
[12]	胡玉, 孙涛. 三维格子Boltzmann方法研究上升双气泡的运动特性[J]. 计算物理, 2020, 37(3): 277-283.
[13]	居隆, 张春华, 陈松泽, 郭照立. 多孔介质中非等温互溶流体驱替过程的格子Boltzmann研究[J]. 计算物理, 2019, 36(6): 648-658.
[14]	孙涛, 刘志斌, 范伟, 秦海杰. 过热液体中蒸汽泡上升过程的格子Boltzmann三维数值模拟[J]. 计算物理, 2019, 36(6): 659-664.
[15]	穆知雨, 刘振宇, 吴慧英. 微尺度稀薄效应下颗粒沉降的格子Boltzmann方法模拟[J]. 计算物理, 2019, 36(4): 395-402.