LBM格子玻爾茲曼方法介紹

2016-12-22  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

Lattice Boltzmann Method(LBM),即離散格子玻爾茲曼方法,主要用來模擬處于Maxwell或近Maxwell平衡態的連續流區或近連續滑移區低速槽道流。

近年,國際上許多學者提出發展將宏觀流體力學與微觀分子動力學連接起來的介觀理論,通過發展基于分子運動論(氣體動理學理論)Boltzmann方程的介觀數值模型來再現特征尺度達微、納米量級的氣體流動問題。LBM就是其一。

LatticeBoltzmann(LB)方法是20世紀80年代中期建立和發展起來的一種流場模擬方法,它繼承了格子氣自動機(LatticeGasAutomaton,LGA)的主要原理并對LGA作了改進。LB方法的建立具有許多開創性的思想,特別是從模擬流體運動的連續介質模型向離散模型的一種轉變。

格子BoftZmann方法是一種不同于傳統數值方法的流體計算和建模方法。與傳統的計算流體力學方法(如有限單元法、有限差分法等)相比,格子Boltzmann方法主要有以下優點:

(1)算法簡單,簡單的線性運算加上一個松弛過程,就能模擬各種復雜的非線性宏觀現象;

(2)能夠處理復雜的邊界條件:

(3)格子Boltzmann方法中的壓力可由狀態方程直接求解;

(4)編程容易,計算的前后處理也非常簡單;

(5)具有很高的并行性;

(6)能直接模擬有復雜幾何邊界的諸如多孔介質等連通域流場,無須作計算網格的轉換。

正是由于具有這些優勢,格子Boltzmann方法自誕生之日起就受到包括物理學家、數學家、計算機專家和其他領域的科學家的廣泛關注。

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