- 1、本文档共20页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
空气动力学数值方法:格子玻尔兹曼方法(LBM):LBM中的
边界条件处理
1空气动力学数值方法:格子玻尔兹曼方法(LBM)
1.1格子玻尔兹曼方法(LBM)简介
1.1.1LBM的基本原理
格子玻尔兹曼方法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)是一种基于粒子动力
学的流体动力学数值模拟方法。它通过模拟流体中粒子的碰撞和传输过程,来
求解流体动力学方程。LBM的核心是格子模型和玻尔兹曼方程的离散化。在
LBM中,流体被离散化为一系列的粒子,这些粒子在格子上进行运动和碰撞,
从而模拟流体的宏观行为。
格子模型
LBM使用一个规则的格子结构来表示流体的空间分布。每个格点上的粒子
遵循特定的运动模式,通常是在每个时间步长内向相邻的格点移动。这种运动
模式被称为“流”(streaming)过程。粒子的分布函数在每个格点上被定义,表
示在该位置和时间下,粒子向各个方向运动的概率。
玻尔兹曼方程的离散化
玻尔兹曼方程描述了粒子分布函数随时间和空间的变化。在LBM中,玻尔
兹曼方程被离散化为一系列的简化方程,称为格子玻尔兹曼方程。这些方程在
每个格点上被求解,以更新粒子的分布函数。格子玻尔兹曼方程通常包含两个
主要步骤:流(streaming)和碰撞(collision)。
流()过程
streaming
在流过程中,每个格点上的粒子分布函数被更新,以反映粒子向相邻格点
的移动。这个过程可以被描述为:
+,+=
其中,是粒子的分布函数,是粒子的运动方向,是时间步长。
碰撞()过程
collision
在碰撞过程中,粒子的分布函数被更新,以反映粒子之间的相互作用。这
1
个过程通常使用Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)模型来描述,可以被表示为:
1
,−,
,+=,−
其中,是松弛时间,是平衡态分布函数。
1.1.2LBM与传统CFD方法的比较
LBM与传统的计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)方法相
比,具有以下特点:
1.并行性:LBM的计算过程可以很容易地并行化,因为每个格点上
的计算是独立的。这使得LBM在大规模并行计算中具有优势。
2.边界条件处理:LBM在处理复杂的边界条件时,比传统CFD方法
更为直观和简单。LBM通过在边界格点上直接修改粒子的分布函数来实
现边界条件,而不需要复杂的数值方法。
3.物理直观性:LBM基于粒子动力学,因此在物理上更为直观。这
使得LBM在模拟微观流体动力学现象时,比传统CFD方法更为准确。
4.计算效率:对于某些类型的问题,如低雷诺数流动,LBM的计算
效率高于传统CFD方法。
代码示例:LBM的基本实现
下面是一个使用Python实现的LBM基本框架的示例。这个示例使用D2Q9
模型,即在二维空间中,每个格点有9个可能的粒子运动方向。
importnumpyasnp
#定义格子速度
e=np.array([[0,0],[1,0],[0,1],[-1,0],[0,-1],[1,1],[-1,
您可能关注的文档
- 空气动力学基本概念:涡流:涡流在汽车空气动力学中的作用.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布:空气动力学优化设计:压力分布的角色.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布:空气动力学中的压力测量技术.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布:实验空气动力学:压力分布的测量与分析.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布对升力的影响.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布与飞机操纵性.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布与流体动力学基础:连续性方程.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布与流体速度关系技术教程.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布与流体压力详解.pdf
- 空气动力学基本概念:压力分布与涡流理论.pdf
文档评论(0)