×

二维近不可压缩层流LBE和GKS方法的比较研究。 (英语) Zbl 1388.76291号

小结:我们比较了格子Boltzmann方程(LBE)和气动格式(GKS)在二维不可压缩层流流动中的应用。虽然这两种方法都是从玻尔兹曼方程推导而来,因此具有共同的动力学起源,但在数值上它们是相当不同的。LBE是有限差分方法,而GKS是有限体积方法。此外,LBE适用于具有低马赫数限制(Ma<0.3)的近不可压缩流,而GKS适用于完全可压缩流。在本研究中,我们使用具有多重松弛时间(MRT)碰撞模型的广义晶格玻尔兹曼方程(GLBE),它克服了流行晶格BGK方程中的所有明显缺陷。我们使用LBE和GKS方法来模拟在雷诺数(Re)介于10和300之间的二维通道中对称放置的方形块体的流动。LBE和GKS结果与有限体积法获得的高分辨率结果进行了验证。我们的结果表明,在给定足够的网格分辨率的情况下,LBE和GKS在层流模拟中都产生了定量相似的结果,并且与现有的结果吻合良好。对于二维问题,LBE的稳态和非稳态流动计算速度分别是GKS的10倍和3倍,而GKS使用的内存更少。我们还观察到,由于GKS方法具有上卷性质,并且在计算通量时使用了插值,因此它对于欠分辨率的情况更加稳健和稳定。

MSC公司:

76米28 粒子法和晶格气体法
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] B.Van Leer,《计算流体动力学:科学或工具箱》,载于AIAA论文2001-2520,2001年。;B.Van Leer,《计算流体动力学:科学或工具箱》,载于:AIAA论文2001-25202001。
[2] M.Karttunen,I.Vattulainen,A.Lukkarinn(编辑),《软物质模拟中的新方法》,第640卷,物理学讲稿,施普林格,柏林,2004年。;M.Karttunen,I.Vattulainen,A.Lukkarinn(编辑),《软物质模拟中的新方法》,第640卷,《物理学讲稿》,柏林斯普林格,2004年·Zbl 1059.11022号
[3] Yu,D。;梅,R。;Luo,L.-S。;Shyy,W.,用格子Boltzmann方程方法进行粘性流计算,Prog。航空航天科学。,39, 329-367 (2003)
[4] Xu,K.,Navier-Stokes方程的气动BGK格式及其与人工耗散和Godunov方法的联系,J.Compute。物理。,171, 1, 289-335 (2001) ·Zbl 1058.76056号
[5] Lallemand,P。;Luo,L.-S.,晶格玻尔兹曼方法理论:二维和三维的声学和热学性质,Phys。E版,68,036706(2003)
[6] Xu,K。;Lui,S.H.,Rayleigh-Bénard在不可压缩极限下使用气动Bhatnagar-Gross-Krook格式进行模拟,Phys。版本E,60,1,464-470(1999)
[7] Xu,K.,带源项的浅水方程的平衡气动格式,J.Compute。物理。,178, 2, 533-562 (2002) ·Zbl 1017.76071号
[8] 珊,X。;Chen,H.,模拟多相多组分流动的格子Boltzmann模型,Phys。E版,47,1815-1819(1993)
[9] 罗,L.-S.,非理想气体晶格玻尔兹曼模型的统一理论,物理学。修订稿。,81, 1618-1621 (1998)
[10] 罗,L.-S.,晶格玻尔兹曼方法理论:非理想气体的晶格玻尔兹曼模型,物理学。E版,624982-4996(2000)
[11] 郭振林。;Zhao,T.S.,非理想流体二元混合物的离散速度和晶格Boltzmann模型,Phys。E版,68,035302(2003)
[12] 罗,L.-S。;Girimaji,S.S.,二元混合物的格子Boltzmann模型,物理学。版本E,66,035301(R)(2002)
[13] 罗,L.-S。;Girimaji,S.S.,晶格玻尔兹曼方法理论:二元混合物的双流体模型,物理学。E版,67,036302(2003)
[14] Asinari,P.,二元混合物基于粘性耦合的晶格Boltzmann模型,Phys。流体,17,6,067102(2005)·兹比尔1187.76029
[15] Asinari,P。;Luo,L.-S.,混合物斜压耦合的一致晶格Boltzmann方程,J.Compute。物理。,227, 8, 3878-3895 (2008) ·Zbl 1142.82017年
[16] Lian,Y.S。;Xu,K.,反应流的气体动力学方案,计算。流体,29,7,725-748(2000)·Zbl 0977.76072号
[17] Lian,Y.S。;Xu,K.,多物质流动的气动方案及其在化学反应中的应用,J.Compute。物理。,163, 2, 349-375 (2000) ·Zbl 0994.76082号
[18] Dellar,P.,磁流体力学的晶格动力学方案,计算机J。物理。,163, 95-126 (2002) ·Zbl 1060.76093号
[19] 唐海珍。;Xu,K.,多维理想磁流体动力学的高阶气动方法,J.Compute。物理。,165, 1, 69-88 (2000) ·Zbl 0995.76066号
[20] Xu,K.,基于气体动力学理论的理想磁流体动力学通量分裂方法,J.Compute。物理。,153, 2, 334-352 (1999) ·Zbl 0946.76067号
[21] 郭振林。;Zhao,T.S。;Shi,Y.,微气体流动晶格玻尔兹曼方程的物理对称性、空间精度和弛豫时间,J.Appl。物理。,99, 074903 (2006)
[22] Verhaeghe,F。;罗,L.-S。;Blanpain,B.,滑移流动区微通道流动的格子Boltzmann模型,Phys。流体(2006)
[23] Xu,K.,Poiseuille流的Super-Burnett解决方案,Phys。流体,15,2077-2080(2003)·Zbl 1186.76579号
[24] Xu,K。;Li,Z.H.,滑移区微通道流动:气动BGK-Burnett溶液,J.流体力学。,513, 87-110 (2004) ·Zbl 1107.76070号
[25] Xu,K。;He,X.Y.,低马赫数粘性流动模拟中的格子Boltzmann方法和气动BGK格式,J.Compute。物理。,190,1100-117(2003年)·Zbl 1236.76052号
[26] Bhatnagar,P.L。;毛重,E.P。;Krook,M.,气体碰撞过程模型。I.带电和中性单组分系统中的小振幅过程,Phys。版次:94,511-525(1954)·Zbl 0055.23609号
[27] 钱,Y。;d’Humières博士。;Lallemand,P.,Navier-Stokes方程的格子BGK模型,Europhys。莱特。,17, 479-484 (1992) ·Zbl 1116.76419号
[28] 陈,H。;陈,S。;Matthaeus,H.W.,使用晶格气体Boltzmann方法恢复Navier-Stokes方程,物理学。版本A,45,R5339-R5342(1992)
[29] 金兹堡,I。;d’Humières,d.,晶格玻尔兹曼模型的多重反射边界条件,Phys。E版,68,066614(2003)
[30] 潘,C。;罗,L.-S。;Miller,C.T.,多孔介质流动模拟的格子Boltzmann格式评估,计算。流体,35,8/9,898-909(2006)·Zbl 1177.76323号
[31] D.D’Humières,广义格子Boltzmann方程,收录于:B.D.Shizgal,D.P.Weave(编辑),《稀薄气体动力学:理论与模拟》,第159卷,Prog。宇航员。飞行员。,AIAA,华盛顿特区,1992年,第450-458页。;D.D’Humières,广义格子Boltzmann方程,收录于:B.D.Shizgal,D.P.Weave(编辑),《稀薄气体动力学:理论与模拟》,第159卷,Prog。宇航员。飞行员。,AIAA,华盛顿特区,1992年,第450-458页。
[32] 布鲁尔,M。;伯恩斯多夫,J。;Zeiser,T。;Durst,F.,基于两种不同方法:格子Boltzmann和有限体积法的方形圆柱体层流精确计算,国际热流杂志,21186-196(2000)
[33] 查普曼,S。;Cowling,T.G.,《非均匀气体的数学理论》(1970),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,英国剑桥·Zbl 0098.39702号
[34] Harris,S.,《波尔兹曼方程理论导论》(2004),多佛:纽约州多佛米诺拉
[35] Grad,H.,《气体动力学原理》,(Flügge,S.,Handbuch der Physik(1958),Springer:Springer Berlin),204-294
[36] 毛重,E.P。;Jackson,E.A.,《动力学模型和线性化玻尔兹曼方程》,《物理学》。流体,2,4,432-441(1959)·Zbl 0087.19901号
[37] 何,X。;罗,L.-S.,晶格玻尔兹曼方程的先验推导,物理学。修订版E,55,R6333-R6336(1997)
[38] 何,X。;罗,L.-S.,晶格玻尔兹曼方法理论:从玻尔兹曼方程到晶格玻尔茨曼方程,物理学。E版,56,6811-6817(1997)
[39] 垃圾,M。;Klar,A。;罗,L.-S.,晶格玻尔兹曼方程的渐近分析,J.Compute。物理。,2102676-704(2005年)·Zbl 1079.82013年
[40] Tannehill,J.C。;安德森,D.A。;Pletcher,R.H.,《计算流体力学与传热》(1997),Taylor&Francis:Taylor and Francis London,UK
[41] Ohwada,T.,《关于动力学方案的构建》,J.Compute。物理。,177, 156-175 (2002) ·兹比尔1007.76048
[42] Lallemand,P。;罗,L.-S.,晶格玻尔兹曼方法理论:色散,耗散,各向同性,伽利略不变性和稳定性,物理学。版本E,61,6546-6562(2000)
[43] d’Humières,d。;金兹堡,I。;Krafczyk,M。;Lallemand,P。;Luo,L.-S.,三维多重弛豫时间晶格Boltzmann模型,Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 360、437-451(2002)·Zbl 1001.76081号
[44] R.Rubinstein,L.-S.Luo,格子Boltzmann方程理论:离散速度集的对称性,物理学。Rev.E(2008),出版中。;R.Rubinstein,L.-S.Luo,格子Boltzmann方程理论:离散速度集的对称性,物理学。Rev.E(2008),出版中。
[45] Ohwada,T。;Xu,K.,完全Burnett方程的动力学方案,J.Compute。物理。,201, 315-332 (2004) ·兹比尔1195.76354
[46] Davis,R.W。;E.F.摩尔。;Purtell,L.P.,《矩形圆柱周围受限流动的数值实验研究》,Phys。流体A,27,46-59(1984)
[47] Mukhopadhyay,A。;比斯瓦斯,G。;Sundararajan,T.,《海峡中方形圆柱后受限尾迹的数值研究》,国际J·数值。方法流体,14,1473-1484(1992)·兹比尔0825.76163
[48] 铃木,H。;井上,Y。;西村,T。;Fukutani,F。;铃木,K.,方棒阻塞通道中的非定常流动(涡旋的交叉运动),国际热流杂志,14,2-9(1993)
[49] Ladd,A.J.C.,通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第1部分:。理论基础,流体力学杂志。,271, 285-309 (1994) ·Zbl 0815.76085号
[50] Ladd,A.J.C.,通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第2部分。数值结果,J.流体力学。,271, 311-339 (1994) ·Zbl 0815.76085号
[51] 拉德,A.J.C。;Verberg,R.,《颗粒流体悬浮液的格子Boltzmann模拟》,J.Stat.Phys。,104, 1191-1251 (2001) ·Zbl 1046.76037号
[52] 金兹堡,I。;Adler,P.M.,三维格子Boltzmann模型的边界流动条件分析,J.Phys。二、 191-214年(1994年)
[53] Bouzidi,M。;弗道斯,M。;Lallemand,P.,带边界的玻尔兹曼晶格流体的动量传递,物理学。流体,13452-3459(2001)·Zbl 1184.76068号
[54] 梅,R。;Yu,D。;Shyy,W。;Luo,L.-S.,涉及曲线几何的格子Boltzmann方法中的力评估,物理学。E版,65,041203(2002)
[55] 托里伦,M。;Xu,K.,平流-扩散方程动力学迎风的稳定性和一致性,IMA J.Numer。分析。,26, 4, 686-722 (2006) ·Zbl 1148.76041号
[56] 何,X。;Luo,L.-S.,不可压缩Navier-Stokes方程的格子Boltzmann模型,J.Stat.Phys。,88, 927-944 (1997) ·Zbl 0939.82042号
[57] 托尔克,J。;克拉夫奇克,M。;舒尔茨,M。;等级E。;Berrios,R.,LBGK模型FD离散的隐式离散和非均匀网格细化方法,国际期刊Mod。物理学。C、 9、1143-1157(1998)
[58] 托尔克,J。;克拉夫奇克,M。;Rank,E.,离散Boltzmann方程的多重网格解算器,J.Stat.Phys。,107, 573-591 (2002) ·Zbl 1007.82004号
[59] Mavrilis,D.J.,稳态晶格Boltzmann方程的多重网格解,计算。流体,35793-804(2006)·Zbl 1177.76318号
[60] Guo,Z.L。;Zhao,T.S。;Shi,Y.,稳定流动的预处理格子Boltzmann方法,物理学。E版,70066706(2004)
[61] Xu,K。;毛,M.L。;Tang,L.,高超音速粘性流动的多维气动BGK格式,J.Compute。物理。,203, 2, 405-421 (2005) ·Zbl 1143.76553号
[62] Sun,C.,用自适应格子Boltzmann模型模拟具有强冲击的可压缩流动,J.Compute。物理。,161, 70-84 (2000) ·Zbl 0971.76074号
[63] Sun,C.,可压缩流动的自适应格子Boltzmann模型:粘性和导电特性,物理。版本E,612645-2653(2000)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。