基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理

计算物理 ›› 2010, Vol. 27 ›› Issue (1): 23-30.

基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理

陈瑜, 夏振华, 蔡庆东

北京大学工学院力学与空天技术系湍流与复杂系统国家重点实验室, 北京 100871

收稿日期:2008-09-05 修回日期:2009-04-20 出版日期:2010-01-25 发布日期:2010-01-25
作者简介:陈瑜(1983-),浙江天台,博士生,主要从事流体力学研究.
基金资助:
国家自然科学基金(No.10872005)资助项目

Lattice Boltzmann Method with Tree-structured Mesh and Treatment of Curved Boundaries

CHEN Yu, XIA Zhenhua, CAI Qingdong

Department of Mechanics and Aerospace Engineering, College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, China

Received:2008-09-05 Revised:2009-04-20 Online:2010-01-25 Published:2010-01-25

摘要/Abstract

摘要： 将格子玻尔兹曼方法(LBM)和BFECC技术相结合,在四叉树网格上实现,并用于二维不可压缩流动的求解.二维四叉树(三维八叉树)网格是一种非均匀网格,利用树结构进行数据存储,具有非常高的检索效率.BFECC是一种数值技巧,可以把求解输运方程的奇数阶格式通过误差修正提高一阶精度.基于四叉树网格的LBM,引入BFECC后,能有效减小输运过程中非均匀网格插值产生的误差,在总体上实现二阶精度,和经典的LBM方法相当.最后给出二维顶盖驱动方腔流动算例和二维圆柱绕流算例,从中可以看出格式的有效性.

关键词: 四叉树网格, BFECC, 格子玻尔兹曼方法, 方腔流, 圆柱绕流

Abstract: Lattice Boltzmann method(LBM) and back and forth error compensation and correction(BFECC) skill are combined together for two-dimensional incompressible flows with quad-tree mesh.The scheme is equivalent to conventional LBM. Results for flows in two-dimensional cavity and around a cylinder demonstrate the scheme.

Key words: quad-tree mesh, BFECC, LBM, cavity flow, flow around cylinder

中图分类号:

O351

陈瑜, 夏振华, 蔡庆东. 基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理[J]. 计算物理, 2010, 27(1): 23-30.

CHEN Yu, XIA Zhenhua, CAI Qingdong. Lattice Boltzmann Method with Tree-structured Mesh and Treatment of Curved Boundaries[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2010, 27(1): 23-30.

[1]	张浏斌, 单彦广, 戎志成. 基于LBM的均匀电场池沸腾单气泡动力学模拟[J]. 计算物理, 2022, 39(5): 537-548.
[2]	郑江韬, 贾宁洪, 胡慧芳, 杨勇, 鞠杨, 王沫然. 分支通道内液-液自发渗吸规律研究[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 543-554.
[3]	王子墨, 李凌. 超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟[J]. 计算物理, 2020, 37(3): 299-306.
[4]	连小龙, 陈岳, 李培生, 张莹, 李伟, 刘强. 基于MRT-LB伪势模型的液滴撞击液膜数值研究[J]. 计算物理, 2020, 37(1): 79-87.
[5]	罗祝清, 娄钦, 徐洪涛, 杨茉. 热质双扩散与流固共轭传热及吸附的LBM模拟[J]. 计算物理, 2019, 36(1): 60-68.
[6]	周天, 李学敏, 刘峰. 二维平板间驻波声流的MRT-LBM数值研究[J]. 计算物理, 2018, 35(1): 39-46.
[7]	孙晨扬, 李启良, 杨志刚. 最小二乘有限元法求解非定常应力的Navier-Stokes方程[J]. 计算物理, 2015, 32(1): 13-19.
[8]	洪宁, 李体云, 李秋香, 施保昌. 两相方腔流的格子Boltzmann模拟[J]. 计算物理, 2013, 30(4): 520-526.
[9]	张东辉, 刘方贵, 张金存, 芮孝芳. 应用于非线性热传导方程的格子玻尔兹曼方法[J]. 计算物理, 2010, 27(5): 699-704.
[10]	马岩, 胡健伟. 计算圆柱绕流拉力系数的自适应迎风有限元方法[J]. 计算物理, 2009, 26(3): 378-388.
[11]	李印实, 孙杰, 何雅玲. 纳米尺度绕流现象中流体分子运动行为研究[J]. 计算物理, 2008, 25(6): 711-717.
[12]	聂小波. 激波的格子玻尔兹曼方法模拟[J]. 计算物理, 1998, 15(1): 1-5.
[13]	伍亚丹, 黄兰洁. 非均匀交错网格上的Temam方法及驱动方腔流动的数值模拟[J]. 计算物理, 1994, 11(2): 141-148.
[14]	汪箭, 陶正文, 雷云龙, 范维澄. 热圆柱绕流的数值模拟[J]. 计算物理, 1992, 9(4): 399-401.
[15]	胡旸, 是长春, 陈耀松. 绕圆柱振荡流动的数值解法[J]. 计算物理, 1991, 8(4): 337-346.