曲面边界的格子玻尔兹曼方法在MATLAB中的实现_Lattice Boltzmann Method Implementation in MATLAB for Curved Boundaries.zip 在当今科技快速发展的时代,计算流体动力学(CFD)已成为研究流体流动和热传递现象的重要工具。其中,格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,简称LBM)作为一种新兴的模拟方法,在处理复杂几何边界和流动问题中显示出了其独特的优势。LBM结合了分子动力学的微观动力学特性与宏观流体力学的连续介质特性,它通过在离散的速度空间上求解玻尔兹曼方程来模拟流体运动。 在计算机软件领域,MATLAB是一种广泛使用的数值计算和可视化编程环境。MATLAB以其强大的科学计算能力、简洁直观的编程语言以及丰富的内置函数库,使得科研人员和工程师能够快速开发和实现复杂的算法。对于LBM的实现,MATLAB提供了一个极为便利的平台,用户可以利用MATLAB的高效矩阵计算能力和丰富的数学函数,来处理LBM中的数据结构和物理问题。 具体到曲面边界的处理,这一直是CFD研究中的一个难点。由于曲面边界的不规则性,使得网格划分和边界条件处理变得复杂,从而影响计算精度和效率。曲面边界条件的处理直接影响到计算结果的可靠性,因此开发一套能够准确模拟曲面边界条件的算法和程序具有重要的学术意义和应用价值。在MATLAB环境下,研究者可以采用内置的图形用户界面(GUI)工具箱和编程语言,来构建曲面几何模型、设置边界条件以及分析计算结果。 另外,MATLAB提供的多种优化工具箱可以帮助开发者对算法进行性能优化,从而提高求解效率。例如,对于大规模LBM模拟问题,可以利用MATLAB的并行计算工具箱,将计算任务分配到多个处理器上运行,有效缩短模拟时间。同时,MATLAB的图形处理能力也允许研究人员直观地展示模拟结果,例如,通过二维或三维图形展示速度场、温度场等物理量的分布情况。 在科学计算领域,算法的准确性和效率是评价其性能的两个关键指标。通过MATLAB实现的曲面边界LBM,不仅可以保证算法的物理准确性,还可以通过优化提高其运行效率。因此,将曲面边界格子玻尔兹曼方法在MATLAB中实现,不仅可以为科研工作者提供一个强大的研究工具,还能为工程技术人员提供一个有效的设计和分析平台。 此外,随着计算机硬件性能的不断提升,MATLAB在处理并行计算和大数据处理方面的能力也得到了加强,这为LBM在更广泛的流体动力学问题中的应用提供了可能。无论是对科研人员还是工程技术人员来说,MATLAB都是一款极具吸引力的计算平台,其在LBM领域的应用前景广阔。 MATLAB作为一个功能强大的计算工具,为格子玻尔兹曼方法在曲面边界条件下的实现提供了有力的支持。这不仅有助于推动LBM的研究和应用,也为流体力学领域的数值模拟提供了新的途径。在不久的将来,我们有理由相信,借助MATLAB平台的深入开发和应用,LBM将在工程和科学计算中发挥更加重要的作用。
2025-10-29 23:56:19 13KB
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无截断空间齐次~Boltzmann 方程在软位势与温和及临界奇异情形的~Gevrey 正则性,张腾飞,殷朝阳,本文研究了无截断的空间齐次~Boltzmann 方程于软位势下的~Gevrey 正则性, 考虑了温和奇异性~$s<1/2$ 与临界奇异性~$s=1/2$ 的情形. 我们得到了�
2025-10-26 21:44:48 577KB 首发论文
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针对岩石物理试验中出现的孔隙流体(油水)两相分离现象,应用格子Boltzmann(LB)方法中的两相不相溶流体的伪势模型,对油水界面动力学行为进行微观数值模拟,分析多孔介质中两相流动的微观特征,并从理论上给出两相不相溶流体界面张力因子Gf值的确定方法。模拟由于表面张力造成的油水两相分离现象,在此基础上研究润湿性对真实储层岩心孔隙流体两相分离的影响,并实现全程动态可视化。研究表明,用LB方法进行储层岩石油水两相分离简便易行、形象直观,是研究流体分离规律和特点的重要评价方法。
2024-10-24 15:53:58 325KB 自然科学 论文
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用多重弛豫时间(MRT)伪势格玻尔兹曼(LB)模型对粗糙固体壁附近的空化气泡塌陷进行建模。 采用改进的强迫方案,可以通过调整与粒子相互作用范围有关的参数来达到LB模型的热力学一致性,从而获得所需的稳定性和密度比。 通过改进的MRT伪势LB模型模拟了粗糙实心壁附近的气泡破裂。 通过研究气泡轮廓,压力场和速度场的演化来研究气泡破裂的机理。 详细分析了气泡破裂的腐蚀作用。 研究发现,气泡破裂与粗糙固体壁相互作用的过程和影响受固体边界几何形状的严重影响。 同时,它证明了MRT伪势LB模型是研究塌陷气泡与复杂几何边界之间相互作用机制的潜在工具。
2024-10-24 15:47:05 3.09MB 气泡破裂 格子波尔兹曼法 伪势模型
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基于反馈力的浸入-格子Boltzmann法,李秀娟,赵荣国,格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)和浸入边界法 (Immersed Boundary Method,IBM)皆为近年来发展的流体力学数值模拟方法。本文基于
2024-03-03 12:49:24 628KB 首发论文
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一种运用迭代技巧改进的基于动量交换的浸没边界-格子Boltzmann方法,胡洋,袁海专,本文提出了一种新的模拟不可压粘性流的浸没边界-格子Boltzman方法(IB-LBM)。在原始的基于动量交换IB-LBM的基础上,通过引入一个迭代校
2024-03-03 12:47:38 954KB 首发论文
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为了更好地处理瓦斯渗流中的吸附-解吸问题和复杂边界条件,Lattice Boltzmann方法(LBM)被引入到瓦斯渗流模拟研究中。给出了考虑Klinkenberg效应和吸附-解吸特性的LBM瓦斯渗流方程和建模方法,得到了2种因素对渗流的影响,模拟研究获得了煤体中瓦斯压力在时间上的演化和空间上的分布规律、不同裂隙分布对瓦斯流动的影响,对比分析了抽放压力及抽放孔布置对瓦斯抽放效果的影响等,并初步探索了煤体细观结构图像处理与LBM相结合的瓦斯渗流模拟研究新思路。
2024-01-11 13:29:46 1.78MB 行业研究
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首次用格子Boltzmann方法中的伪势模型对液滴撞击固壁的动力学行为进行了数值模拟。详细研究了液滴在壁面上的流动状态以及各种因素对撞击过程的影响。通过数值模拟得到:壁面的可润湿性越小,液滴越容易发生反弹,液滴的回缩速度越快;液滴的撞击速度越大,所得到的相对直径越大,回缩速度越快;液滴的粘性越小,所得到的相对直径越大;液滴的表面张力越大,液滴越容易发生反弹现象。另外,液滴的最大相对直径与We数满足一定的线性关系,这些结果与前人的理论预测和实验结果完全吻合。
2023-12-09 18:05:15 1.92MB 自然科学 论文
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格子Boltzmann热动力学及其Galilean不变性,冉政,,基于群不变分析结果,一般的LBGK(Qian, D.d’Humieres, and P.Lallemand, 1992)的Galilean不变性将诱导一个自然的热动力学结构.并且这一结构与传统的�
2023-12-01 21:29:04 199KB 首发论文
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pylbm pylbm是使用Lattice Boltzmann求解器进行数值模拟的多合一软件包。 该软件包提供了用于描述1D,2D和3D问题中的格子Boltzmann方案的所有工具。 我们选择D'Humières形式主义来描述问题。 您可以使用一组简单的形状(例如圆形,球形,...)来制作复杂的几何图形。 pylbm使用Cython,NumPy或Loo.py根据用户指定的方案和域执行数值方案。 Pythran和Numba即将面市。 pylbm具有mpi4py的MPI支持。 安装 您可以通过多种方式安装pylbm 与曼巴或conda mamba install pylbm -c conda-forge conda install pylbm -c conda-forge 与Pypi pip install pylbm 或者 pip install pylbm --user 从来源
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