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第11卷第2期
格子Boltzmann方法模拟多物理化学传输的广义局部网格细化方法

阿默·阿利扎德&莫兰·王

高级申请。数学。机械。,11(2019年),第312-337页。

在线发布:2019-01

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  • 摘要

通过发展格子Boltzmann方法的通用局部网格细化方法,研究了通过不同尺寸几何体的多物理输运现象。重新审视粗网格上局部精细补片的方法,通过Chapman-Enskog展开,可以将离子电迁移、热源、电体力和自由净电荷密度等多物理化学源项严格纳入分布函数的重标度关系中,细网格和粗网格之间的互换。对于具有源项的动量方程和平流扩散方程,我们提出了两种通用的格子Boltzmann局部精化方法。为了评估我们的算法,(i)通道中的体力驱动的Poiseuille流;(ii)电渗流,其中重叠和非重叠双电层的泊松-能斯特-普朗克方程与Navier-Stokes方程耦合;(iii)在平板中产生热量的对称和非对称1D和2D热传导;以及(iv)带电表面附近的电势分布,进行了数值模拟。与现有解析解的良好一致性证明了所提算法对可能耦合或解耦的扩散或对流扩散方程的鲁棒性。本模型可以拓宽局部网格细化在复杂输运现象建模中的应用,例如不同尺寸几何体中的多物理化学输运现象。

  • AMS主题标题

65N50、74S30

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通过发展格子Boltzmann方法的通用局部网格细化方法,研究了通过不同尺寸几何体的多物理输运现象。重新审视粗网格上局部精细补片的方法,通过Chapman-Enskog展开,可以将离子电迁移、热源、电体力和自由净电荷密度等多物理化学源项严格纳入分布函数的重标度关系中,细网格和粗网格之间的互换。我们提出了两种通用的格子Boltzmann局部精化方法,用于求解动量方程和具有源项的对流扩散方程。为了评估我们的算法,(i)通道中的体力驱动的Poiseuille流;(ii)电渗流,其中重叠和非重叠双电层的泊松-能斯特-普朗克方程与Navier-Stokes方程耦合;(iii)在平板中产生热量的对称和非对称1D和2D热传导;以及(iv)带电表面附近的电势分布,进行了数值模拟。与现有解析解的良好一致性证明了所提算法对可能耦合或解耦的扩散或对流扩散方程的鲁棒性。本模型可以拓宽局部网格细化在复杂传输现象建模中的应用,例如不同尺寸几何形状中的多物理化学传输现象。

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通过发展格子Boltzmann方法的通用局部网格细化方法,研究了通过不同尺寸几何体的多物理输运现象。重新审视粗网格上局部精细补片的方法,通过Chapman-Enskog展开,可以将离子电迁移、热源、电体力和自由净电荷密度等多物理化学源项严格纳入分布函数的重标度关系中,细网格和粗网格之间的互换。我们提出了两种通用的格子Boltzmann局部精化方法,用于求解动量方程和具有源项的对流扩散方程。为了评估我们的算法,(i)通道中的体力驱动的Poiseuille流;(ii)电渗流,其中对于重叠和非重叠的双电层,耦合的泊松-能斯特-普朗克和纳维-斯托克斯方程;(iii)在平板中产生热量的对称和非对称1D和2D热传导;以及(iv)带电表面附近的电势分布,进行了数值模拟。与现有解析解的良好一致性证明了所提算法对可能耦合或解耦的扩散或对流扩散方程的鲁棒性。本模型可以拓宽局部网格细化在复杂输运现象建模中的应用,例如不同尺寸几何体中的多物理化学输运现象。

Amer Alizadeh和Moran Wang。(2020). 用格子Boltzmann方法模拟多物理化学传输的广义局部网格细化方法。应用数学与力学进展.11(2).312-337.doi:10.4208/上午。OA-2018-0130
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