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用格子Boltzmann方法模拟含动边界的流体流动

刘玉龙  
【摘要】: 本文的研究内容主要包括两个部分:一、介绍了一种用格子Boltzmann方法处理运动边界的方法;二、用这种方法模拟了几个含运动边界的流体流动问题。 前一部分首先从格子Boltzmann方法的起源、发展和原理出发,介绍了LBGK方程的格式,使用D2Q9模型给出了模拟含动边界流体流动问题的方法。详细描述了边界位置的追踪、临近边界流体结点分布函数的反弹方法、非格点处分布函数的插值、边界运动对分布函数的影响、从固体区域进入流体区域格点处分布函数的构造、固体的受力和运动分析等模拟过程中的各个问题及解决方案。 后一部分本文数值计算了水槽中的运动圆柱、顶板驱动方腔内流动,方腔中圆柱搅动三个含动边界流体流动问题。得到了流线图、涡线图、速度分布图、升/阻力系数、速度矢量分布等流场信息,并与部分相关文献得到的数据进行了对比,验证了格子Boltzmann方法处理运动边界的可行性和准确性。


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