發(fā)布時間：2020-12-12 12:51

　　大規(guī)模科學(xué)與工程計算已經(jīng)成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)和工程設(shè)計的重要技術(shù)手段,復(fù)雜流體運動的數(shù)值模擬一直是大規(guī)�？茖W(xué)與工程計算最重要且最具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域之一。與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的經(jīng)典數(shù)值方法不同,格子Boltzmann方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）是建立在分子動力學(xué)基礎(chǔ)上的數(shù)值方法,LBM可以看成是Boltzmann方程的一種特殊離散格式。由于Boltzmann方程自身本質(zhì)的運動學(xué)特性,以及可以根據(jù)經(jīng)典的Chapman-Enskog展開從LBM得到Navier-Stokes方程,使得LBM比基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的Navier-Stokes方程包含了更多的物理內(nèi)涵。同時LBM具有以下幾個方面的優(yōu)點：算法簡單、壓力可以直接求解、簡易的復(fù)雜邊界條件處理、特別適合并行計算等�；贚BM的以上優(yōu)點,本文在詳細(xì)介紹LBM的發(fā)展過程和常用的單松弛（SRT）和多松弛（MRT）碰撞模型,并通過分析模型中平衡態(tài)分布函數(shù)需要滿足的條件和原有平衡態(tài)分布函數(shù)本身的適用范圍之后,研究從連續(xù)的Maxwell平衡態(tài)分布函數(shù)推導(dǎo)在不同離散速度模型上的新平衡態(tài)分布函數(shù)。從進一步加快LBM的計算速度和流動復(fù)雜... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 格子Boltzmann方法的起源和發(fā)展
    1.3 格子Boltzmann方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 湍流的LBM模擬
        1.3.2 LBM的網(wǎng)格技術(shù)
    1.4 高性能計算發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
    1.6 論文結(jié)構(gòu)
第二章 格子Boltzmann方法的基本理論和模型
    2.1 Boltzmann方程
    2.2 Boltzmann H定理及Maxwell分布
    2.3 格子Boltzmann方程
    2.4 單松弛（LBGK）模型
    2.5 多松弛（MRT）模型
    2.6 邊界處理方法
        2.6.1 平直邊界
        2.6.2 曲面邊界
    2.7 湍流模型
    2.8 小節(jié)
第三章 基于Maxwell分布的平衡態(tài)分布函數(shù)
    3.1 D2Q9模型平衡態(tài)分布函數(shù)
    3.2 D3Q19模型平衡態(tài)分布函數(shù)
    3.3 數(shù)值實驗和結(jié)果分析
        3.3.1 方腔流
        3.3.2 后臺階流
        3.3.3 圓柱繞流
    3.4 小節(jié)
第四章 高可擴展LBM+LES并行算法
    4.1 LBM+LES的數(shù)值計算分析
    4.2 基于MPI的高可擴展LBM+LES并行算法
        4.2.1 基于D2Q9模型的LBM+LES并行算法
        4.2.2 基于D3Q19模型的LBM+LES并行算法
    4.3 基于MPI+OpenMP的高可擴展LBM+LES并行算法
    4.4 數(shù)值實驗及結(jié)果分析
        4.4.1 實驗環(huán)境
        4.4.2 實驗及結(jié)果分析
    4.5 小節(jié)
第五章 分塊迭代加速算法
    5.1 分塊迭代的LBM并行算法
    5.2 數(shù)值實驗及結(jié)果分析
    5.3 小節(jié)
第六章 多層網(wǎng)格格子Boltzmann方法
    6.1 多層網(wǎng)格的生成
    6.2 多層網(wǎng)格LBM
    6.3 數(shù)值實驗及結(jié)果分析
    6.4 小節(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間完成的工作
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]格子Boltzmann方法三維并行程序設(shè)計[J]. 梁功有,曾忠,張良奇,謝海瓊.  水動力學(xué)研究與進展A輯. 2011(05)
[2]用格子Boltzmann方法模擬液滴合并過程[J]. 李維仲,李爽.  熱科學(xué)與技術(shù). 2007(03)
[3]LATTICE BOLTZMANN METHOD WITH DOUBLE MESHES[J]. Wang Xing yong, Suo Li sheng College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, ChinaCheng Yong guang School of Water Resources and Hydropower, Wuhan University, Wuhan 430072, ChinaLiu De youCollege of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China.  Journal of Hydrodynamics(Ser.B). 2003(01)
[4]基于區(qū)域分裂的非均勻Lattice Boltzmann方法[J]. 郭照立,施保昌,王能超.  計算物理. 2001(02)



本文編號：2912595