×

关于三维中心矩格子Boltzmann方法。 (英语) Zbl 1219.82068号

摘要:推导了一种基于中心矩的三维(3D)晶格玻尔兹曼方法。两个主要元素是碰撞项中的局部吸引子和表示外力和/或自持内力影响的源项。对于三维二十七速(D3Q27)及其子集十五速(D3G15)格子模型的正交矩基的合适选择,吸引子按照早期工作中建议的低阶矩因式分解表示;指定相应的源项以正确影响低阶流体动力场,同时避免高阶矩的混叠效应。这些是通过在不同阶次上依次匹配相应的连续和离散中心矩来实现的,最终表达式是通过基于二项式定理的变换以原始矩表示的。此外,为了缓解源项的离散效应,它们被视为时间上的半隐式和二阶,随后通过变换消除了隐式。因此,该方法在构造上是框架不变的,并且它的涌现动力学描述了存在力场的全三维流体运动是伽利略不变量。一组基准问题的数值实验证明了其准确性。

MSC公司:

82B20型 格系统(伊辛、二聚体、波茨等)和平衡统计力学中出现的图上系统
76米28 粒子法和晶格气体法
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
82C40型 含时统计力学中的气体动力学理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Broadwell,J.E.:用离散速度法研究稀薄剪切流。J.流体力学。19, 401 (1964) ·Zbl 0151.41001号 ·doi:10.1017/S0022112064000817
[2] Frisch,U.,Hasslacher,B.,Pomeau,Y.:Navier-Stokes方程的格子自动机。物理。修订稿。56, 1505 (1986) ·doi:10.1103/PhysRevLett.56.1505
[3] McNamara,G.R.,Zanetti,G.:使用Boltzmann方程模拟格子气体自动机。物理。修订稿。61, 2332 (1988) ·doi:10.1103/PhysRevLett.61.2332
[4] Abe,T.:通过波尔兹曼方程的离散纵标法推导晶格玻尔兹曼方法。J.计算。物理。131, 241 (1997) ·Zbl 0877.76062号 ·doi:10.1006/jcph.1996.5595
[5] He,X.,Luo,L.S.:晶格玻尔兹曼方程的先验推导。物理。E 55115版(1997年)·doi:10.1103/PhysRevE.55.R6333
[6] Shan,X.,He,X.:玻尔兹曼方程解中速度空间的离散化。物理。修订稿。80, 65 (1998) ·doi:10.1103/PhysRevLett.80.65
[7] 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。版本E 62,4982(2000)·doi:10.1103/PhysRevE.62.4982
[8] He,X.,Doolen,G.:动力学理论的热力学基础和多相流的格子Boltzmann模型。《统计物理学杂志》。1071572(2002年)·Zbl 1007.82020年 ·doi:10.1023/A:1014527108336
[9] Asinari,P.,Luo,L.-S.:混合物斜压耦合的一致晶格Boltzmann方程。J.计算。物理。227, 3878 (2008) ·兹比尔1142.82017 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.12.001
[10] Shan,X.,Yuan,X.F.,Chen,H.:流体动力学的动力学理论表示:一种超越Navier-Stokes方程的方法。J.流体力学。550, 413 (2006) ·Zbl 1097.76061号 ·doi:10.1017/S0022112005008153
[11] Benzi,R.,Succi,S.,Vergassola,M.:晶格玻尔兹曼方程:理论与应用。物理。代表222145(1992)·doi:10.1016/0370-1573(92)90090-M
[12] Chen,S.,Doolen,G.:流体流动的格子Boltzmann方法。每年。流体力学版次。8, 2527 (1998) ·Zbl 0919.76068号
[13] Succi,S.:流体动力学及其以外的格子Boltzmann方程。牛津大学克拉伦登出版社(2001)·Zbl 0990.76001号
[14] Yu,D.,Mei,R.,Luo,L.-S.,Shyy,W.:用格子Boltzmann方程方法进行粘性流计算。掠夺。Aerosp.航空公司。科学。39, 329 (2003) ·doi:10.1016/S0376-0421(03)00003-4
[15] Qian,Y.,d'Humières,d.,Lallemand,P.:Navier-Stokes方程的格子BGK模型。欧罗普提斯。莱特。17, 479 (1992) ·Zbl 1116.76419号 ·doi:10.1209/0295-5075/17/6/001
[16] Chen,H.,Chen,S.,Matthaeus,W.H.:使用晶格气体Boltzmann方法恢复Navier-Stokes方程。物理。修订版A 45,5339(1992)
[17] d’Humières,d.:广义晶格玻尔兹曼方程。收录:Shigal,B.D.,Weaver,D.P.(编辑)《稀薄气体动力学:理论与模拟》。掠夺。宇航员。飞行员。,第159卷,第450-458页。AIAA,华盛顿(1992)
[18] Higuera,F.J.,Jiménez,J.:晶格气体模拟的Boltzmann方法。欧罗普提斯。莱特。9, 663 (1989) ·doi:10.1209/0295-5075/9/7/009
[19] Higuera,F.J.,Succi,S.,Benzi,R.:增强碰撞的晶格气体动力学。欧罗普提斯。莱特。9, 345 (1989) ·doi:10.1209/0295-5075/9/4/008
[20] Grad,H.:关于稀薄气体的动力学理论。Commun公司。纯应用程序。数学。2, 331 (1949) ·Zbl 0037.13104号 ·doi:10.1002/cpa.3160020403
[21] Lallemand,P.,Luo,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。修订版E 615546(2000)·doi:10.1103/PhysRevE.61.6546
[22] d’Humières,d.,Ginzburg,I.,Krafczyk,M.,Lallemand,P.,Luo,L.-S.:三维多重松弛时间晶格Boltzmann模型。菲洛斯。事务处理。R.Soc.伦敦。A 360、437(2002)·Zbl 1001.76081号 ·doi:10.1098/rsta.2001.0955
[23] Adhikari,R.,Succi,S.:矩阵晶格玻尔兹曼模型中的对偶性。物理。版本E 78,066701(2008)·doi:10.1103/PhysRevE.78.066701
[24] Karlin,I.V.,Ferrante,A.,Øttinger,H.C.:晶格玻尔兹曼方法的完美熵函数。欧罗普提斯。莱特。47, 182 (1999) ·doi:10.1209/epl/i1999-00370-1
[25] Ansumali,S.,Karlin,I.V.:熵晶格Boltzmann方法的单松弛时间模型。物理。版本E 65,056312(2002)·Zbl 1007.82019年 ·doi:10.1103/PhysRevE.65.056312
[26] Succi,S.,Karlin,I.,Chen,H.:H定理在格子Boltzmann流体动力学模拟中的作用。修订版Mod。物理。74, 1203 (2002) ·doi:10.1103/RevModPhys.74.1203
[27] Bogosian,B.M.,Love,P.J.,Coveney,P.V.,Karlin,I.V.,Succi,S.,Yepez,J.:伽利略非变晶格-玻尔兹曼模型与H定理。物理。版本E 68,025103(R)(2003)·doi:10.1103/PhysRevE.68.025103
[28] Asinari,P.,Karlin,I.V.:使用格子Boltzmann方法计算流体流动的广义Maxwell状态和H定理。物理。版本E 79,036703(2009)·doi:10.1103/PhysRevE.79.036703
[29] Asinari,P.,Karlin,I.V.:具有可调体积粘度的准平衡晶格Boltzmann模型,用于增强稳定性。物理。版本E 81,016702(2010)·doi:10.1103/PhysRevE.81.016702
[30] Karlin,I.V.,Asinari,P.:晶格玻尔兹曼方法中的因式分解对称性。《物理学A》3891530(2010)·doi:10.1016/j.physa.2009.12.032
[31] Chen,H.,Shan,X.:N阶精确晶格Boltzmann模型的基本条件。物理D 2372003(2008)·Zbl 1143.76549号 ·doi:10.1016/j.physd.2007.11.010
[32] Chikatamarla,S.S.,Karlin,I.V.:晶格Boltzmann方法的晶格。物理。版本E 79,046701(2009)·doi:10.1103/PhysRevE.79.046701
[33] Shan,X.:笛卡尔格Bhatnagar-Gross-Krook模型的格的一般解。物理。修订版E 81036702(2010)
[34] Qian,Y.-H.,Zhou,Y.:Navier-Stokes方程的完整伽利略非变晶格BGK模型。欧罗普提斯。莱特。42, 359 (1998) ·doi:10.1209/epl/i1998-00255-3
[35] Rubinstein,R.,Luo,L.-S.:晶格玻尔兹曼方程理论:离散速度集的对称性。物理。修订版E 77036709(2008)·doi:10.1103/PhysRevE.77.036709
[36] Geier,M.、Greiner,A.、Korvink,J.G.:高雷诺数流动的级联数字格子Boltzmann自动机。物理。修订版E 73,066705(2006)·doi:10.1103/PhysRevE.73.066705
[37] Asinari,P.:级联晶格玻尔兹曼方法中的广义局部平衡。物理。版本E 78,016701(2008)·Zbl 1142.76463号 ·doi:10.1103/PhysRevE.78.016701
[38] Geier,M.,Greiner,A.,Korvink,J.G.:因式中心矩晶格Boltzmann方法。欧洲物理学。J.专题171、55(2009)·doi:10.1140/epjst/e2009-01011-1
[39] Premnath,K.N.,Banerjee,S.:通过中心矩方法在级联晶格Boltzmann方法中纳入强迫项。物理。版本E 80,036702(2009)·doi:10.1103/PhysRevE.80.036702
[40] White,F.M.:粘性流体流动。McGraw Hill,纽约(2005)
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。