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八叉树网格上格子Boltzmann模拟的动态网格细化技术。 (英语) Zbl 1312.76051号

摘要:在这篇文章中,我们介绍了我们在Peano框架内的新自适应Lattice Boltzmann实现,特别关注纳米尺度粒子传输问题。由于连续统假设在这些小尺度上不再成立,需要纳入新的物理效应,如布朗涨落。我们解释了应用程序的总体布局,包括内存布局和访问,并简要回顾了自适应算法。该方案通过二维和三维的不同基准计算进行了验证。提出了一种动态变化网格的扩展和波动流体动力学的空间自适应方法,允许流体在特定关注区域进行热处理。在粒子输运问题的模拟中,分别验证了动态自适应性和自适应波动流体力学。将此方案应用于纳米孔中的振荡粒子,说明了布朗涨落在此类设置中的重要性。

理学硕士:

76米28 粒子法和晶格气体法
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Adhikari R、Stratford K、Cates ME、Wagner AJ(2005)《波动晶格玻尔兹曼》。Europhys快报71:473–479
[2] Bhatnagar PL,Gross EP,Krook M(1954)气体碰撞过程模型。带电和中性单组分系统中的小振幅过程。物理版次94:511–525·Zbl 0055.23609号
[3] Box GEP,Muller ME(1958)关于随机正态偏差生成的注释。数学统计年鉴29(2):610–611·Zbl 0085.13720号
[4] Brenk M、Bungartz H-J、Mehl M、Muntean IL、Neckel T、Daubner K(2008)笛卡尔网格上分区流体结构模拟的欧拉方法。计算力学43(1):115–124·Zbl 1228.74024号
[5] Brenk M、Bungartz H-J、Mehl M、Muntean IL、Neckel T、Weinzierl T(2008)《漂移棘轮中粒子输运的数值模拟》。SIAM科学计算杂志30(6):2777–2798·Zbl 1185.35159号
[6] Bungartz H-J,Mehl M,Neckel T,Weinzierl T(2010)PDE框架Peano应用于流体动力学:在八叉树自适应笛卡尔网格上高效实现并行多尺度流体动力学解算器。计算力学46(1):103–114·Zbl 1301.76056号
[7] Bungartz H-J,Benk J,Gatzhammer B,Mehl M,Neckel T(2010)笛卡尔网格上流体-结构相互作用的分区模拟。Lect Notes计算机科学与工程73:255–284·Zbl 1213.74110号
[8] Bungartz H-J、Gatzhammer B、Lieb M、Mehl M、Neckel T(2011)《PDE框架下的多相流模拟》,Peano。计算力学48(3):365–376·Zbl 1398.76168号
[9] Chapman S,Cowling TG(1970)非均匀气体的数学理论。剑桥大学出版社,伦敦
[10] Chen H(1998)流体动力学格子Boltzmann方法的体积公式:基本概念。物理版E 58(3):3955–3963
[11] Chen H,Filippova O,Hoch J,Molvig K,Shock R,Teixeira C,Zhang R(2006)基于体积公式的格子Boltzmann方法的网格细化。物理A 362:158–167
[12] D'Humières D,Ginzburg I,Krafczyk M,Lallemand P,Luo L-S(2002)三维多重松弛时间晶格Boltzmann模型。Philos Trans R Soc Lond大街360号:437–451·兹比尔1001.76081
[13] Donev A、Vanden-Eijnden E、Garcia AL、Bell JB(2009),关于波动流体力学有限体积格式的准确性,ArXiv电子版,eprint 0906.2425。http://adsabs.harvard.edu/abs/2009arXiv0906.2425D
[14] Dünweg B,Schiller UD,Ladd AJ(2007)波动晶格玻尔兹曼方程的统计力学。物理版E 76:036704
[15] Dupuis A,Kotsalis EM,Koumoutsakos P(2007)稠密流体的耦合晶格玻尔兹曼和分子动力学模型。物理版E 75:046704
[16] Feichtinger C、Donath S、Köstler H、Götz J、Rüde U(2011)WaLBerla:计算工程模拟的HPC软件设计。计算机科学杂志2(2):105–112
[17] Filippova O,Hänel D(1998)格子-BGK模型的网格细化。计算机物理杂志147:219–228·兹比尔0917.76061
[18] Fyta M,Melchionna S,Kaxiras E,Succi S(2998)分子动力学和流体动力学的多尺度耦合:应用于通过纳米孔的DNA易位。多尺度模型仿真5(4):1156–1173·Zbl 1132.68810号
[19] Ginzbourg I,Adler PM(1994)三维格子Boltzmann模型的边界流动条件分析。物理学报II 4(2):191–214
[20] Ginzburg I,Verhaeghe F,d'Humières d(2008)二松弛时间格子Boltzmann格式:关于参数化、速度、压力和混合边界条件。公共计算物理3(2):427–478
[21] Ghia U,Ghia KN,Shin CT(1982)使用Navier–Stokes方程和多重网格法求解不可压缩流的高雷诺数解。计算机物理杂志48:387–411·Zbl 0511.76031号
[22] Gradon L,Yu CP(1989)人类鼻和口中的扩散颗粒沉积。气溶胶科学技术11(3):213-220
[23] Hänggi P,Marchesoni F(2009)《人工布朗马达:纳米尺度上的传输控制》。修订版物理81(1):387–442
[24] He X,Doolen D(1997)曲线坐标系上的格子Boltzmann方法:绕圆柱体流动。计算物理杂志134:306–315·Zbl 0886.76072号
[25] Hoogerbrugge PJ,Koelman JMVA(1992),用耗散粒子动力学模拟微观流体动力学现象。Europhys Lett 19(3):155–160
[26] Iglberger K,Thürey N,Rüde U(2008)用格子Boltzmann方法模拟三维运动粒子。计算数学应用55(7):1461–1468·Zbl 1142.76469号
[27] Körner C,Thies M,Hofmann T,Thürey N,Rüde U(2005)用于模拟泡沫的自由表面流动的格子Boltzmann模型。《统计物理学杂志》121(1/2):179-196·Zbl 1108.76059号
[28] Ladd AJC(1994)通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第一部分理论基础。流体力学杂志271:285–309·兹伯利0815.76085
[29] Ladd AJC(1994)通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟第二部分。数值结果。流体力学杂志271:311–339·Zbl 0815.76085号
[30] Marsaglia G,Bray TA(1964)生成正态变量的一种简便方法。SIAM第6版:260–264·Zbl 0125.08001号
[31] Matsumoto M,Nishimura T(1998)Mersenne龙卷风:623维均匀伪随机数发生器。ACM Trans Model Comput Simul 8:3–30型计算机仿真·Zbl 0917.65005号
[32] Mattila K,Hyväluoma J,Rossi T,Aspnäs M,Westerholm J(2007)格子Boltzmann方法的一种有效交换算法。计算物理通讯176(3):200–210·Zbl 1196.76066号
[33] McNamara G,Zanetti G(1988)使用Boltzmann方程模拟晶格气体自动机。物理评论稿61:2332–2335
[34] Mehl M,Neckel T,Neumann P(2010)Navier–Stokes and lattice-Boltzmann on octree like grids in the Peano framework.国际数值方法流体65(1):67–86·Zbl 1427.76188号
[35] Neckel T(2009)《PDE框架Peano:高效流动模拟的环境》,Verlag Dr.Hut,慕尼黑
[36] Neumann P、Bungartz H-J、Mehl M、Neckel T、Weinzierl T(2012),使用PDE框架Peano的流体动力学问题耦合方法。公共计算物理12(1):65–84·Zbl 1373.76098号
[37] Plewa T、Linde T、Weirs VG(2005)《自适应网格优化——理论与应用》。柏林施普林格·Zbl 1053.65002号
[38] Pohl T,Kowarschik M,Wilke J,Iglberger K,Rüde U(2003)并行格子Boltzmann码缓存性能的优化和剖析。并行过程Lett 13(4):549–560
[39] Rohde M,Kandhai D,Derksen JJ,van den Akker HEA(2006)格子Boltzmann方案的通用、质量守恒局部网格细化技术。Int J Numer Methods流体51:439–468·兹比尔1276.76060
[40] Sagan H(1994)《空间填充曲线》。纽约州施普林格·Zbl 0806.01019号
[41] Sharma N,Patankar NA(2004)使用波动流体动力学方程对粒子布朗运动进行直接数值模拟。计算物理杂志201(2):466–486·Zbl 1061.76086号
[42] Succi S(2001)流体动力学及其以外的格子Boltzmann方程。牛津大学出版社·Zbl 0990.76001号
[43] Turek S,Schäfer M(1996)《圆柱周围层流的基准计算》。收录:Hirschel EH(ed)高性能计算机流动模拟II,第52卷。维埃格,柏林,第547-566页·Zbl 0874.76070号
[44] Verhaeghe F,Luo L-S,Blanpain B(2009)滑移流状态下微通道流动的格子Boltzmann建模。计算机物理杂志228:147–157·Zbl 1277.76087号
[45] Weinzierl T(2009)多尺度自适应笛卡尔网格上并行PDE解算器的框架。Verlag Dr.Hut,慕尼黑
[46] Yu D,Girimaji SS(2006)多块晶格Boltzmann方法:三维扩展和湍流验证。物理A 362:118–124
[47] Yu D,Mei R,Shyy W(2002)粘性流体流动的多块格子Boltzmann方法。国际J数值方法流体23:99–120·Zbl 1036.76051号
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