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《河海大学》 2003年
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Lattice Boltzmann方法的理论及其在水力计算中应用的研究

王兴勇  
【摘要】: Lattice Boltzmann(LB)方法是二十世纪八十年代中期发展起来的一种流场模拟方法。与传统的计算方法如FEM、FDM等相比,LB方法具有算法简单、编程容易、压力可以通过状态方程直接求解、能够模拟各种复杂边界的流场等优点,并且计算的局域性使其在并行计算方面也具有很大的优势。目前,LB方法已经在水力学、多相流、多孔介质流、热传导以及磁流动力学等领域取得了丰硕的成果,展示了广阔的应用前景,它将成为传统计算方法的有力竞争者。为了消化和吸收近年来LB方法在理论和应用方面的新成果,探索在水力计算方面的新途径以促进LB方法实用化的发展,本文进行了下列研究工作: 综述了LB方法在理论研究和实际应用方面的新进展,以及D2Q9模型的推导过程和其他一些常用的模型; 在水动力边界条件和通用边界条件的基础上提出了一种新的联合边界条件方法,它综合了上述两种边界条件的优点,在流场的各种边界处理中取得了非常好的效果,经过模块化的处理以后这种边界条件具有更好的实用性; 针对均匀网格的LB方法计算效率较低的不足,提出了双重网格的Lattice Boltzmann方法,通过二维Poiseulle流动、后台阶流动和渠道方槽流动三个算例的模拟,证明这种方法能够明显地提高流场模拟的计算效率; 此外,根据复杂区域流场的特征提出了Lattice Boltzmann方法的分块-耦合算法,利用LB方法的计算特性实现块与块之间的数据交换,充分利用计算资源提高计算效率,通过对“T”型、“十”型和“X”型分岔管道流场的模拟,展示了这种算法的特征和优点,以及它所具有的应用前景。 通过本文的研究,可得出如下结论:LB方法的模型在接近不可压缩的条件下能够以二阶精度逼近N-S方程;LB方法理论的完善能够有效地提高流场模拟的计算效率;并行计算的发展有利于LB方法模拟大尺度的复杂流场。以后有待深入研究的问题是增强方法的稳定性、提高模拟流场的雷诺数、曲线边界的处理和实用化的进一步发展。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TV131

【引证文献】
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1 张华;许桂生;;二维分层流的格子Boltzmann数值模拟[J];水利学报;2006年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 曾建邦;基于气泡生长及多相流动的格子Boltzmann模型及应用研究[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈明杰;用格子Boltzmann方法计算绕流问题[D];吉林大学;2006年
2 李新颖;井下热环境数字计算方法研究[D];西安建筑科技大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王兴勇,索丽生,刘德有,程永光;Lattice Boltzmann方法理论和应用的新进展[J];河海大学学报(自然科学版);2002年06期
2 邹秀芬;对流扩散方程的格点模型[J];计算物理;1996年03期
3 阎广武,胡守信,施卫平;守恒方程的差分型格子气方法[J];计算物理;1997年02期
4 阎广武,胡守信,施卫平;Euler方程的二速度三熵级格子Boltzmann模拟[J];计算物理;1997年Z1期
5 李元香,康立山;线性和拟线性抛物型方程的格点模型[J];计算物理;1997年Z1期
6 程永光;Lattice Boltzmann方法应用实例── 一维溃坝波模拟[J];力学与实践;2000年01期
7 穆维贤,赖国璋;方柱和双方柱绕流的数值模拟[J];水动力学研究与进展(A辑);1990年04期
8 孟庆国,王羽中,魏中磊;方柱绕流的数值计算和实验研究[J];水动力学研究与进展(A辑);1992年S1期
9 李克锋,赵文谦,李嘉,罗麟;河渠分汊段的流速分布与不规则边界处理[J];水动力学研究与进展(A辑);1994年02期
10 黄荣国,李明;圆截面叉管内流动的数值计算[J];水动力学研究与进展(A辑);1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王兴勇;索丽生;程永光;;用Lattice Boltzmann方法模拟二维管道连接处的流场[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国莲;王造奇;;动力波洗涤器的数值模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
2 张德兴;不可压缩流的晶格玻耳兹曼模型的讨论[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2003年04期
3 纪献兵;林文贤;刘滔;;数值模拟在建筑一体化太阳房设计中的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
4 胡守信;阎广武;施卫平;;A LATTICE BOLTZMANN MODEL FOR COMPRESSIBLE PERFECT GAS[J];Acta Mechanica Sinica;1997年03期
5 阎广武;陈耀松;胡守信;;A LATTICE BOLTZMANN METHOD FOR KDV EQUATION[J];Acta Mechanica Sinica;1998年01期
6 闫广武;;A LAGRANGIAN LATTICE BOLTZMANN METHOD FOR EULER EQUATIONS[J];Acta Mechanica Sinica;1998年02期
7 ;A novel incompressible finite-difference lattice Boltzmann equation for particle-laden flow[J];Acta Mechanica Sinica;2005年06期
8 ;A study of the upper limit of solid scatters density for gray Lattice Boltzmann Method[J];Acta Mechanica Sinica;2008年05期
9 王婷婷;马庆元;郭继平;;平板层流边界层近似速度分布计算方法的改进[J];鞍山科技大学学报;2006年06期
10 王训宏;王快社;徐可为;胡锴;;搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态与试验分析[J];兵器材料科学与工程;2006年06期
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1 李亚军;姚军;;裂缝型介质等效连续模型流动模拟方法研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 陈瑜;蔡庆东;;格子玻尔兹曼多相流模拟中无滑移边条件选取[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 赵鸿;刘玉玲;;贴体坐标变换技术在渗流计算中的应用[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
4 占欢;范育新;宫继双;齐海帆;程晓军;;扇环形截面管内爆震波特性数值模拟[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(上册)[C];2010年
5 徐驰;王友军;束忠明;;坨面形状对CVD合成石英玻璃沉积速率的影响[A];2010全国玻璃技术交流研讨会论文集[C];2010年
6 姚启鹏;;浑水中运行的混流式水轮机过流通道结构问题[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年
7 叶文媛;;CFD技术在建筑设计中的环境评价应用初探——以北方某市某建筑为例[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第三卷)[C];2009年
8 孙岩;;模压成型过程中的复合材料在模腔内的力学分析[A];第九届中国摩擦密封材料技术交流暨产品展示会论文集[C];2007年
9 刘久玲;李顺洲;刘明华;何世堂;;声表面波气相色谱仪响应机理及检测限分析[A];泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2010年
10 刘天成;刘高;葛耀君;吴宏波;曹丰产;;基于拓展LB方法的桥梁结构数值风洞软件研发及应用[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
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1 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
2 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 贺克羽;新型控制棒水力驱动系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 顾璇;近地/海运动过程中的空气动力学分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 林振华;障碍物对层结流体运动影响的数值研究[D];中国海洋大学;2009年
8 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
9 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
10 陈晨;基于细胞自动机方法的城市交通流模拟及优化[D];华中科技大学;2010年
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1 孟凡茂;煤矿主通风巷道中抑制瓦斯爆炸的细水雾两相流场数值分析[D];河南理工大学;2010年
2 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
3 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
5 李连举;轴流式通风机气动噪声分布特性的数值研究[D];山东科技大学;2010年
6 刘博;叶片式流体设备数字化研发与优化研究[D];郑州大学;2010年
7 姜英芳;交汇式溢洪道模型试验研究和数值模拟[D];郑州大学;2010年
8 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 孙海素;二维船用帆翼空气动力特性的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王祎;载机舰在风、浪中的气流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 程雪玲;胡非;赵松年;姜金华;;格子玻尔兹曼方法及其在大气湍流研究中的应用[J];地球科学进展;2007年03期
2 徐辉,阮剑,李永平,郑楚光;二维卡门涡街的格子Boltzmann仿真[J];工程热物理学报;1997年03期
3 唐桂华,何雅玲,伍华荣,陶文铨;二维平板通道中流动与传热的格子-Boltzmann模拟[J];工程热物理学报;2003年06期
4 宣益民,叶萌,李强;磁流体结构的Lattice-Boltzmann方法模拟[J];工程热物理学报;2005年02期
5 宣益民;李强;叶萌;;磁流体流动与传热的格子Boltzmann模拟[J];工程热物理学报;2006年06期
6 王勇;何雅玲;童长青;刘迎文;;二维Rayleigh-Bénard对流的插值格子-Boltzmann方法模拟研究[J];工程热物理学报;2007年02期
7 唐国宁,陈若航,何云,刘慕仁,孔令江;二维Buraers方程的格子Boltzmann模型[J];广西师范大学学报(自然科学版);1999年02期
8 邓敏艺,刘慕仁,孔令江;二维对流扩散方程的格子Boltzmann方法模拟[J];广西师范大学学报(自然科学版);1999年03期
9 邓敏艺,刘慕仁,孔令江;二维反应扩散方程的格子Boltzmann方法模拟[J];广西师范大学学报(自然科学版);2001年01期
10 邓敏艺,刘慕仁,孔令江;二维Selkov反应扩散模型的格子Boltzmann方法模拟[J];广西师范大学学报(自然科学版);2004年03期
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1 陈胜;格子Boltzmann方法模拟多相(反应)流动[D];华中科技大学;2005年
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1 王广超;流体流动的格子Boltzmann方法[D];华中科技大学;2004年
2 彭伟;格子Boltzmann方法基本模型比较及应用[D];华中科技大学;2004年
3 祖迎庆;以Boltzmann方程为基础的流体力学数值方法[D];吉林大学;2005年
4 刘波;气泡生成力学机理及气泡发生器装置研究[D];昆明理工大学;2006年
【二级引证文献】
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1 ;Numerical simulation of ski-jump jet motion using lattice Boltzmann method[J];Science China(Technological Sciences);2011年S1期
2 张华;;水舌运动界面的格子Boltzmann仿真研究[J];水力发电学报;2008年01期
3 张华;郝智文;冯志军;;格子Boltzmann方法在模拟液滴冲击液面中的应用[J];水利学报;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张华;;水舌运动界面的格子Boltzmann仿真研究[A];2008中国水力发电论文集[C];2008年
2 张华;;液滴冲击液面的仿真研究[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年
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1 张道祥;稳定分层湍流的实验与理论研究[D];上海大学;2009年
2 张任良;纳米颗粒吸附法微通道减阻机理研究及LBM模拟[D];上海大学;2012年
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1 曹宇;基于LBM的地下矿火灾热流仿真研究[D];西安建筑科技大学;2011年
2 王伟;基于格子Boltzmann方法的地下突水数值模拟[D];西安建筑科技大学;2011年
3 李新颖;井下热环境数字计算方法研究[D];西安建筑科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阎广武,胡守信,施卫平;用于模拟弱可压缩Navier-Stokes方程的格子气模型[J];吉林大学自然科学学报;1997年01期
2 施卫平,胡守信,阎广武;计算可压缩流体流动的LB多速度模型[J];吉林大学自然科学学报;1996年02期
3 李必强,谢科范,李序南;现代企业制度与企业科技行为的相关性[J];科技进步与对策;1995年03期
4 李克锋,赵文谦,李嘉,罗麟;河渠分汊段的流速分布与不规则边界处理[J];水动力学研究与进展(A辑);1994年02期
5 赵峰,周连第,任安禄;通用三维分块贴体网格的耦合生成方法[J];水动力学研究与进展(A辑);1994年04期
6 黄荣国,李明;圆截面叉管内流动的数值计算[J];水动力学研究与进展(A辑);1998年01期
7 俞士敏;宜兴抽水蓄能电站建设对微波通信的影响[J];水电站设计;1998年04期
8 佟二勋;关于目前分流分沙的研究成果综述[J];水利水电技术;1962年09期
9 程永光,张师华,陈鉴治;用 Lattice Boltzmann 方法模拟水击[J];水利学报;1998年06期
10 熊盛武,李元香;一类非线性数学物理方程的格子BGK模型[J];武汉汽车工业大学学报;1997年01期
【相似文献】
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1 樊冬梅;姚云飞;;应用格子Boltzmann方法模拟街道峡谷内的流场[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2007年04期
2 邓敏艺,刘慕仁,孔令江;二维对流扩散方程的格子Boltzmann方法模拟[J];广西师范大学学报(自然科学版);1999年03期
3 郭永明;非稳态挤压刚-粘塑性有限元分析中的误差估计和双重网格技术[J];航空学报;1990年01期
4 李淑英,周允基,刘顺隆;格子Boltzmann方法模拟湍流流动[J];热科学与技术;2004年03期
5 谭云亮;吴元伟;;矿山岩层细观尺度破坏数值模拟研究若干进展[J];山东科技大学学报(自然科学版);2009年04期
6 陈炬桦;二维涡旋的Lattice Boltzmann方法模拟[J];中山大学学报(自然科学版);2004年06期
7 许同乐;;分岔管流场的数值计算[J];煤矿机械;2009年12期
8 阎广武,胡守信,施卫平;用Latice Boltzmann方法确定多孔介质的渗透率[J];计算物理;1997年01期
9 戎贵文;魏文礼;刘玉玲;;分岔管道三维湍流水力特性数值模拟[J];水利学报;2010年04期
10 郭照立,施保昌,王能超;基于区域分裂的非均匀Lattice Boltzmann方法[J];计算物理;2001年02期
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1 王兴勇;郭军;刘树坤;谢省宗;;Lattice Boltzmann方法的分块-耦合算法[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
2 谭云亮;吴元伟;;矿山岩层细观尺度破坏数值模拟研究若干进展[A];2009矿山灾害预防控制学术研讨会论文集[C];2009年
3 高殿荣;王益群;刘春波;;分岔管道流场有限元模拟与能量损失机理分析[A];第二届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2002年
4 赵玉武;李剑;张训华;刘先贵;;双重网格粗化方法及其在水驱油藏数值模拟中的应用[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
5 马克俭;李莉;;新型钢筋砼空腹夹层板柱结构的研究与应用[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年
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1 王兴勇;Lattice Boltzmann方法的理论及其在水力计算中应用的研究[D];河海大学;2003年
2 马德堂;弹性波场数值模拟及井间地震初至波旅行时层析成像[D];长安大学;2006年
3 程磊;受限空间煤尘爆炸冲击波传播衰减规律研究[D];河南理工大学;2011年
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1 甘明星;基于Lattice Boltzmann方法的交通流模型研究[D];武汉理工大学;2004年
2 杨正东;基于格子Boltzmann方法的磁流体特性研究[D];南京理工大学;2004年
3 白岳松;受限空间瓦斯爆炸传播规律数值模拟研究[D];太原理工大学;2012年
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