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基于多步有限差分的格子Boltzmann格式的稳定性。 (英语) Zbl 1404.76202号

小结:分析了基于有限差分的非格子Boltzmann格式的稳定性。离散Boltzmann方程组的时间导数用两步修正中心差分近似。平流项由一到四阶精度的有限差分近似。考虑了基于特征的(CB)格式和传统的空间导数分离近似格式。构造了一类特殊的高阶CB格式,该格式在网格模式的内部节点上具有近似性。证明了高阶格式的表观粘度等于Bhatnaghar-Gross-Krook动力学方程组的运动粘度。用von Neumann方法分析了无界区域中两种流型情况下格式的稳定性。通过研究参数空间中的稳定域来分析稳定性。域的面积被认为是稳定性的主要数值特征。作为分析的主要结果,必须提到的是,CB方案的面积大于具有单独近似的方案的面积。

MSC公司:

76米28 粒子法和晶格气体法
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性

软件:

EISPACK公司
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Abe,T.,《利用离散纵标法推导晶格Boltzmann方法求解Boltzman方程》,J.Compute。物理。,31, 1, 241-246, (1997) ·Zbl 0877.76062号
[2] 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、3、511-525(1954)·Zbl 0055.23609号
[3] Biciusca,T。;Horga,A。;Sofone,V.,《使用格子Boltzmann模型和非格子速度集模拟GPU上的液汽相分离》,Compt。R.机械。,343, 10-11, 580-588, (2015)
[4] 曹,N。;陈,S。;Jin,S。;Martinez,D.,格子Boltzmann方法中的物理对称性和格子对称性,Phys。版本E,55,1,R21-R24,(1997)
[5] 陈,S。;Doolen,D.,流体流动的格子Boltzmann方法,流体力学年鉴。,30, 329-364, (1998) ·Zbl 1398.76180号
[6] 克里斯蒂·A。;Sofone,V.,带通量限制器的双组分晶格Boltzmann模型,Cent。《欧洲物理学杂志》。,2, 2, 382-396, (2004)
[7] El-Amin,M.F。;孙,S。;Salama,A.,关于基于有限差分的格子Boltzmann方法的稳定性,Proc。计算。科学。,18, 2101-2108, (2013)
[8] Fakhari,A。;Lee,T.,采用块结构自适应网格细化技术的有限差分格子Boltzmann方法,Phys。E版,89,033310-1-033310-12,(2014)
[9] Fakhari,A。;Lee,T.,非均匀网格上格子Boltzmann方法的数值:标准LBM和有限差分LBM,计算。流体,107,205-213,(2015)·Zbl 1390.76710号
[10] 郭,Z。;Zhao,T.S.,曲线坐标下的显式有限差分格子Boltzmann方法,Phys。E版,67,066709-1-066709-12,(2003)
[11] 郭,Z。;Zhao,T.S.,稠密二元混合物的基于有限差分的格子Boltzmann格式,Phys。修订版E,71,026701-1-026701-12,(2005)
[12] 郭,Z。;郑,C。;Zhao,T.S.,广义传播的格子BGK方案,J.Sci。计算。,16, 4, 569-585, (2001) ·Zbl 1039.76054号
[13] 古泽尔,G。;Koc,I.,使用具有双时间步进方案的基于有限体积的晶格玻尔兹曼流动求解器的时间精确流动模拟,Int.J.Comput。方法,13,6,1650035-1-1650035-18,(2016)·Zbl 1359.76229号
[14] 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、6、6811-6817(1997)
[15] Hejranfar,K。;Ezzatneshan,E.,使用高阶紧致有限差分格子Boltzmann方法模拟两相液-气流动,Phys。版本E,92,053305-1-053305-23,(2015)
[16] 黄,J.J。;黄,H。;舒,C。;Chew,Y.T。;Wang,S.L.,轴对称多相流的混合多重松弛时间格子Boltzmann有限差分法,J.Phys。A、 数学。理论。,46, 055501-1-055501-27, (2013) ·Zbl 1339.76042号
[17] Kandhai,D。;Soll,W。;陈,S。;Hoekstra,A。;Slot,P.,有限差分网格——嵌套网格上的BGK方法,计算。物理。社区。,129, 100-109, (2000) ·Zbl 0976.76067号
[18] Kefayati,G.R.,磁场对填充非牛顿纳米流体的双侧盖驱动腔中混合对流影响的FDLBM模拟,粉末技术。,280, 135-153, (2015)
[19] Krivovichev,G.V.,关于基于有限元的格子Boltzmann格式,应用。数学。科学。,8, 33, 1605-1620, (2014)
[20] Kupershtokh,A.L.,LBE模拟中液态数值不稳定性的判据,计算。数学。申请。,59, 2235-2245, (2010) ·Zbl 1193.76111号
[21] 刘,H。;瓦洛奇,A.J。;Zhang,Y。;Kang,Q.,用于模拟热毛细流动的基于相场的格子Boltzmann有限差分模型,Phys。版本E,87,013010-1-013010-13,(2013)
[22] 梅,E。;Shyy,W.,关于曲线坐标系下基于有限差分的格子Boltzmann方法,J.Compute。物理。,123, 426-448, (1998) ·Zbl 0934.76074号
[23] Mohammadpourfard,M。;Fallah,M.,用于模拟微滴动力学的基于优化自由能的晶格玻尔兹曼方法,Int.J.Comput。方法,10,3,1350006-1-1350006-17,(2013)·Zbl 1359.76233号
[24] Nejat,A。;Abdollahi,V.,《Riemann问题的可压缩格子Boltzmann方法的关键研究》,科学杂志。计算。,2013年1月54日至20日·兹比尔1426.76610
[25] 牛,X.D。;舒,C。;Chew,Y.T。;Wang,T.G.,不同晶格Boltzmann模型的稳定性和流体动力学研究,J.Stat.Phys。,117, 3-4, 665-680, (2004) ·Zbl 1113.82044号
[26] 努尔加列夫,R.R。;Dinh,T.N。;Theofanous,T.G。;Joseph,D.,《格子Boltzmann方程方法:理论解释、数值和含义》,《国际多相流杂志》,29,117-169,(2003)·Zbl 1136.76594号
[27] 潘,C。;Luo,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,35,8,898-909,(2006)·Zbl 1177.76323号
[28] Reider,M.B。;Sterling,J.D.,模拟不可压缩Navier-Stokes方程的离散速度BGK模型的精度,计算。流体,24,4,459-467,(1995)·Zbl 0845.76086号
[29] Richtmyer,R.D。;Morton,K.W.,初值问题的差分方法,(1994),John Wiley and Sons:John Willey and Sons,纽约·Zbl 0824.65084号
[30] Rinaldi,P.R。;Dari,E.A。;Venere,M.J。;Clausse,A.,用于GPU上三维流体模拟的Lattice-Boltzmann解算器,Simul。模型。实际。理论,25,163-171,(2012)
[31] 施赖伯,M。;Neumann,P。;Zimmer,S。;Bungartza,H.J.,《自由表面晶格——多核结构上的Boltzmann模拟》,Proc。计算。科学。,4, 984-993, (2011)
[32] 塞塔,T。;Takakashi,R.,FDLBM的数值稳定性分析,J.Stat.Phys。,7, 1-2, 557-572, (2002) ·Zbl 1007.82009年
[33] 珊,X。;袁,X.-F。;陈浩,《流体动力学的动力学理论表示:一种超越纳维-斯托克斯方程的方法》,《流体力学杂志》。,550, 1, 413-441, (2006) ·Zbl 1097.76061号
[34] Shi,Y。;Yap,Y.W。;Sader,J.E.,用于微观和纳米尺度流动和传热的线性化晶格玻尔兹曼方法,Phys。修订版E,920013307-1-013307-13,(2015)
[35] 史密斯,B.T。;Boyle,J.M。;东加拉,J.J。;Garbow,B.S。;伊克贝,Y。;克莱马,V.C。;Moler,C.B.,矩阵特征系统例程-EISPACK指南,Lect。注释计算。科学。,6, 1-123, (1976) ·Zbl 0325.65016号
[36] Sofone,V.公司。;Sekerka,R.F.,有限差分格子Boltzmann模型的粘度,J.Compute。物理。,184, 422-434, (2003) ·Zbl 1062.76556号
[37] 斯特林,J.D。;Chen,S.,格子Boltzmann方法的稳定性分析,J.Compute。物理。,123, 196-206, (1996) ·Zbl 0840.76078号
[38] 乌贝蒂尼,S。;贝拉,G。;Succi,S.,《非结构网格上的格子Boltzmann方法:进一步发展》,Phys。E版,68,1,016701-1-016701-10,(2003)
[39] 乌贝蒂尼,S。;Succi,S.,非结构网格上晶格Boltzmann技术的最新进展,Progr。计算。流体动力学。,5, 1-2, 85-96, (2004)
[40] Wardle,K.E。;Lee,T.,同心圆柱体自由表面流动的有限元格子Boltzmann模拟,计算。数学。申请。,65, 230-238, (2013) ·Zbl 1268.76051号
[41] Watari,M.,适用于超音速流动模拟的任意比热比的有限差分格子Boltzmann方法,Phys。A、 ,382,502-522,(2007)
[42] Watari,M。;Tsutahara,M.,用有限差分格子Boltzmann方法的三维多速热模型进行超音速流动模拟,Phys。A、 364129-144(2006)
[43] Wei,Y.-K。;Hu,X.-Q.,使用格子Boltzmann方法对穿过一排圆柱的湍流进行二维模拟,国际期刊计算。方法,14,11750002-1-1750002-11,(2017)·Zbl 1404.76213号
[44] 沃辛,R.A。;莫泽,J。;Seeley,G.,流体动力学状态下晶格玻尔兹曼方法的稳定性,物理学。修订版E,56,2243-1-2243-11,(1997)
[45] Yan,B。;徐,A.-G。;张国忠。;Ying,Y.-J。;Li,H.,燃烧和爆轰的格子Boltzmann模型,Front。物理学,8,1,94-110,(2013)
[46] Zhang,Y。;潘·G。;Hung,Q.,ICCM2016:二维多块晶格Boltzmann方法在GPU上的实现,国际计算杂志。方法,15,2,1840002-1-1840002-16,(2018)·Zbl 07074129号
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