多弛豫时间格子波尔兹曼方法的分块算法

为了进一步提高格子波尔兹曼方法计算效率,对"多弛豫时间"格子波尔兹曼方法的分块算法进行了研究,通过适当的处理来耦合各分块区域之间的计算,以满足界面处质量、动量及应力的连续,并保证物理时间上的同步.采用该算法对雷诺数为100时两平板间二维偏置圆柱绕流非定常流动进行了数值模拟.计算中分为2个区,将圆柱附近区域网格加密,就粗细网格间距比值为1,2,4,8共4种情况分别进行了计算,得到了圆柱附近涡量分布图与圆柱阻力和升力系数.计算结果表明:随着圆柱附近局部网格密度的增加,流场中存在于圆柱前驻点附近的非物理振荡现象得到了显著的消除;当网格密度达到一定程度后,计算所得圆柱阻力和升力系数与基准解的吻合程度令人满意,从而验证了该算法的有效性.

含内热源的多孔方腔流热耦合非正交MRT-LBM数值模拟

针对含内热源的多孔方腔内自然对流现象问题,采用非正交多弛豫时间(MRT)格子Boltzmann方法进行了研究。分析了Rayleigh数(10~4≤Ra≤10~6)、内热源布局方式(水平、垂直及对角布局)、内热源几何尺寸大小(A=1/16,1/8,3/16,1/4)及两内热源间的间距(S=5/64,13/64,21/64)对流动传热的影响。结果表明:在Ra=10~4,10~5和S=5/64的情况下,任意内热源几何尺寸,内热源采用对角布局方式可获得更好的对流换热效果;在Ra=10~5,10~6和S=13/64,21/64的情况下,水平布局方式更优;在内热源采用水平布局,Ra=10~4的情况下,任意内热源几何尺寸,对流换热效果均随着内热源间距的增大而增强;而随着Ra增大,内热源几何尺寸减小,对流换热效果随着内热源间距的增大先增大后减小,而后随着内热源间距增大其对流换热效果减弱;对角布局也有相似规律,在其他条件一致的情况下,随着内热源几何尺寸的增加,其对流换热效果增强。

高雷诺数下圆柱绕流数值模拟与分析

将大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和多弛豫时间格子玻尔兹曼(Multiple Relaxation Time(MRT)LBM)方法相结合,用于解决LBM方法在高雷诺数流动模拟产生的数值不稳定的问题.结合D2Q9-MRT模型与Smargorinsky涡粘模型,对高雷诺数下二维圆柱绕流进行数值模拟.并根据实验结果,系统分析了圆柱绕流涡的脱落形态,以及Strouhal数和其阻力升力系数随雷诺数的变化情况.实验结果表明该方法可以很好增加LBM在高雷诺数模拟中数值稳定性.

二维顶盖驱动半圆腔内流动MRT-LBM研究

本文采用多弛豫时间格子玻尔兹曼方法(multi relaxation time lattice Boltzmann method—MRT LBM)对二维顶盖驱动半圆腔内流动进行了数值模拟,得到了雷诺数为500～50000范围内半圆腔内流场分布情况。在二维顶盖驱动半圆腔流场中,随雷诺数的增大,流场内旋涡的数目逐渐增加,且流动依次呈现出稳定流、周期流、混沌流等状态。本文计算结果表明,MRT-LBM模型可显著提高计算的稳定性,适用于大范围的雷诺数流动情况。