我们给出了格子Boltzmann模型的几个先前引入的边界条件的一般框架,例如反弹规则以及线性和二次插值。其目标有两个:一是提供理论工具来研究现有的链接型边界条件及其相应的精度;其次,为一般流动设计三阶动力学精度的边界条件。使用这些新的边界条件,Couette和Poiseuille流动是格子Boltzmann模型雷诺数的精确解(斯托克斯极限)适用于晶格方向的任意倾斜。对球形和圆柱体周期阵列中的斯托克斯流、运动平板之间的圆柱体线性周期阵列以及圆柱体周期排列中的纳维-斯托克斯流进行了数值比较这些结果表明,当使用线性插值代替反弹反射时,整体精度显著提高(在流体力学场上达到一个数量级)。使用新的多重反射边界条件可以进一步提高精度,达到接近准解析参考解的精度水平,即使是对于相当温和的网格分辨率和最窄通道中的几个点也是如此。更重要的是,与其他边界条件相比,多重反射条件下障碍物附近的压力场和速度场要平滑得多。最后,通过对移动障碍物的一些模拟,突出了这些方案的良好稳定性:平壁之间的圆柱体和圆柱体中的球体。
内政部:https://doi.org/10.103/PhysRevE.68.066614