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格子Boltzmann方法多层网格负载均衡算法优化研究
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作者 何鹏 王良军 +1 位作者 张武 朱文浩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3097-3110,共14页
基于格子Boltzmann方法的多层网格局部加密技术,通过多尺度网格计算不同层次的流动特征,避免了单层均匀笛卡尔网格中的低效率与计算资源的浪费,但仍存在并行性能上的不良影响.本文考虑并行计算中的负载均衡效应,从单层网格出发,通过考... 基于格子Boltzmann方法的多层网格局部加密技术,通过多尺度网格计算不同层次的流动特征,避免了单层均匀笛卡尔网格中的低效率与计算资源的浪费,但仍存在并行性能上的不良影响.本文考虑并行计算中的负载均衡效应,从单层网格出发,通过考虑多层网格的运算特点来研究基于负载均衡的网格划分方法.同时,将网格划分与程序实现进行分离,在单层和多层网格中均完成了任意网格划分下的并行计算.在单层网格中,以二维血管流动的不同并行策略为例,研究了负载量划分与不同进程的各自时间开销的关系.在多层网格中,首先论述了多尺度网格在运算顺序上的特征,其次以三种不同的多层网格验证二维翼型绕流的计算结果,最后在每种网格中均使用三种不同的网格划分方法进一步探讨负载均衡与时间开销的关系.在128核的高性能计算平台上进行并行性能测试,强可扩展性可达到60%左右,弱可扩展性可达到82.78%.这种高可扩展性结果表明本文通过改进负载均衡性能,明显提升了多层网格计算中的并行性能. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 多层网格 大规模并行计算 负载均衡
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多重网格格子Boltzmann方法的并行算法 被引量:3
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作者 刘智翔 宋安平 +2 位作者 徐磊 郑汉垣 张武 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第11期3065-3068,3072,共5页
针对复杂流动数值模拟中的格子Boltzmann方法存在计算网格量大、收敛速度慢的缺点,提出了基于三维几何边界的多重笛卡儿网格并行生成算法,并基于该网格生成方法提出了多重网格并行格子Boltzmann方法(LBM)。该方法结合不同尺度网格间的... 针对复杂流动数值模拟中的格子Boltzmann方法存在计算网格量大、收敛速度慢的缺点,提出了基于三维几何边界的多重笛卡儿网格并行生成算法,并基于该网格生成方法提出了多重网格并行格子Boltzmann方法(LBM)。该方法结合不同尺度网格间的耦合计算,有效减少了计算网格量,提高了收敛速度;而且测试结果也表明该并行算法具有良好的可扩展性。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 多重网格 并行算法 可扩展性 OPENMP
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Lattice-Boltzmann两种非均匀网格算法及其对突扩流的模拟
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作者 姚熊亮 朱永凯 +1 位作者 张阿漫 杨树涛 《中国舰船研究》 2009年第2期15-19,共5页
给出了Lattice-Boltzmann方法两种非均匀网格算法(即区域分裂方法和坐标变换方法)及计算步骤。对典型的突扩流问题进行了模拟分析,将所得结果与均匀网格进行比较分析。并对两种非均匀网格算法对流场模拟时进行了比较分析。区域分裂方法... 给出了Lattice-Boltzmann方法两种非均匀网格算法(即区域分裂方法和坐标变换方法)及计算步骤。对典型的突扩流问题进行了模拟分析,将所得结果与均匀网格进行比较分析。并对两种非均匀网格算法对流场模拟时进行了比较分析。区域分裂方法的优点在于区域划分过程灵活,对结构形状的要求低。坐标变换方法的优点在于只要对区域建立起合适的曲线坐标,计算过程简单,更节省时间。 展开更多
关键词 非均匀网格 Lattice—boltzmann方法 突扩流 算法
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利用格子Boltzmann方法预测缩放管内的阻力系数
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作者 战洪仁 周淑娟 +1 位作者 路海燕 高成峰 《沈阳化工学院学报》 2008年第4期341-345,共5页
利用格子Boltzmann方法,分析缩放管结构、雷诺数等对管内流动状态的影响,得到了缩放管内湍流情况下流体阻力系数与滚压深度及节距间的关系式,从而实现了预测缩放管内湍流情况下流体的阻力系数.
关键词 格子Bolmmnn方法 缩放管 阻力系数
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格子Boltzmann方法中三种流固耦合格式的对比 被引量:1
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作者 黄荣宗 王亮 郭照立 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期799-806,共8页
详细对比分析模拟流固两相流的格子Boltzmann方法中三类不同的流固耦合格式(半反弹方法、亚网格方法和曲边界方法)的特点,发现半反弹方法所获得的速度、角速度存在较大的扰动,而亚网格颗粒方法则能够获得平滑的发展曲线.
关键词 流固两相流 格子boltzmann方法 半反弹方法 亚网格方法 曲边界方法
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基于四叉树网格下的浸入边界-格子Boltzmann方法 被引量:2
6
作者 姚皆可 钟诚文 李凯 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期525-532,共8页
提出了一种基于非均匀四叉树网格下的浸入边界-格子Boltzmann方法。在不同层网格界面上,为了保证物理量的连续性,需要在时空方向上进行插值。由于四叉树同层网格在空间上步长相等、且相邻时间层上时间步长相等,所以在时空方向上采用平... 提出了一种基于非均匀四叉树网格下的浸入边界-格子Boltzmann方法。在不同层网格界面上,为了保证物理量的连续性,需要在时空方向上进行插值。由于四叉树同层网格在空间上步长相等、且相邻时间层上时间步长相等,所以在时空方向上采用平均值插值,这样做的优点是时空方向插值既可以达到二阶精度,又可以简化计算过程,节省资源,对任意边界加密下的网格,格子Boltzmann方法的实现比较容易。为了充分利用均匀笛卡尔网格的优势,物面边界的处理采用了速度修正法,与传统浸入边界-格子Boltzmann方法中的直接力法、动量交换法相比,无滑移边界条件得到了较好的保证。同时,把大涡模型加入到浸入边界-格子Boltzmann方法中,实现了在四叉树网格数据结构、边界处理技术、大涡模拟几种模型相结合下,绕障碍物的较大雷诺数流动的模拟。通过不可压缩粘性流中圆柱绕流算例验证,结果与其它方法结果吻合良好。 展开更多
关键词 四叉树 格子boltzmann方法 网格加密 速度修正法 大涡模拟 浸入边界法
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基于非结构化网格的高可扩展并行有限体积格子Boltzmann方法
7
作者 徐磊 陈荣亮 蔡小川 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第8期84-88,共5页
均匀网格格子Boltzmann方法虽然有其优势,但是在模拟大规模流场信息以及复杂几何边界时仍然存在困难。为此,文中给出了非结构化网格下的有限体积格子Boltzmann方法。该方法采用cell-centered方案,使用low-diffusion Roe方案计算对流通... 均匀网格格子Boltzmann方法虽然有其优势,但是在模拟大规模流场信息以及复杂几何边界时仍然存在困难。为此,文中给出了非结构化网格下的有限体积格子Boltzmann方法。该方法采用cell-centered方案,使用low-diffusion Roe方案计算对流通量密度,通过最小二乘方法计算粒子分布函数的梯度。为了能够模拟大规模复杂流场情况,文中给出了非结构化网格有限体积格子Boltzmann方法的并行方法。该法通过ParMETIS划分流场的非结构化网格,将网格近似平均地发送给MPI进程,比较了两种不同规模的网格单元的并行性能。文中通过以下两点验证了并行算法的正确性:1)顶盖方腔驱动流,Re=400,1 000,3 200,5 000;2)圆柱绕流,Re=10,20,40。并行数值实验的结果表明所提并行算法在1 920核上仍然拥有良好的可扩展性,在1 920个核上的并行效率可以达到在240核上效率的78.42%。 展开更多
关键词 有限体积格子boltzmann方法 非结构化网格 并行计算 ParMETIS
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基于多松弛格子Boltzmann方法插值反弹运动边界研究
8
作者 刘伟明 陈效鹏 +1 位作者 钟诚文 周新刚 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期226-233,共8页
采用多松弛格子Boltzmann方法,结合曲边插值边界处理方法,在固定笛卡尔坐标系均匀网格下,模拟了运动圆柱绕流问题.结合非平衡外推思想,提出了一种新的预估格点分布函数的方法:通过"圆柱表面垂直方向附近的流场内格点的密度和圆柱... 采用多松弛格子Boltzmann方法,结合曲边插值边界处理方法,在固定笛卡尔坐标系均匀网格下,模拟了运动圆柱绕流问题.结合非平衡外推思想,提出了一种新的预估格点分布函数的方法:通过"圆柱表面垂直方向附近的流场内格点的密度和圆柱的速度"构造平衡分布函数,并将其作为新生成格点的分布函数.利用对绝对误差的频谱分析技术,与现有两种方法(基于平均和预估思想)对比结果显示:新提出的方法在具有更高的精度的同时,可以保证仅需要流体域内较少的流动信息,从而为流体内的颗粒碰撞等问题提供了有利条件.通过误差频谱结果,进一步对相应方法中的误差根源进行了讨论,为进一步改进方法提供了依据.对相同雷诺数下加大一倍流场区域的计算结果表明,加大网格可以减小升阻力误差在低频时频谱幅值. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 运动边界 圆柱绕流 笛卡尔坐标系 频谱分析
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Numerical Investigation of Lid-Driven Deep Cavity with Local Grid Refinement of MRT-LBM
9
作者 Dongdong Wan Guichao Wang Songying Chen 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2019年第3期536-548,共13页
In the case of lid-driven deep cavity flow, the effects of different resolutions of local grid refinement have been studied in the frame of multiple relaxation times (MRT) lattice Boltzmann method (LBM). In all the ca... In the case of lid-driven deep cavity flow, the effects of different resolutions of local grid refinement have been studied in the frame of multiple relaxation times (MRT) lattice Boltzmann method (LBM). In all the cases, the aspect ratio and Reynolds number are set as 1.5 and 3.200, respectively. First, the applied method is validated by comparing it with two reported works, with which agreements are reached. Then, six separate degrees of local grid refinement at the upper left corner, i.e. purely coarse grid, including 1/64, 1/32, 1/16, 1/8, 1/4 refinements of the lattice number in the width direction have been studied in detail. The results give the following indications:① The refinement degrees lower than 1/8 produce similar results;② For single corner refinement, 1/4 refinement is adequate for clearing the noises in the singularity zone to a large extent;③ New noise around the interface between coarse and fine zones are introduced by local grid refinement. Finally, refinement of entire subzone neighboring the lid is examined to avoid introducing new noises and it has been found effective. 展开更多
关键词 numerical investigation lid-driven DEEP CAVITY local grid REFINEMENT lattice boltzmann method (LBM) multiple relaxation time (MRT)
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非均匀矩形网格的局部网格细化LBM算法研究
10
作者 安博 孟欣雨 +1 位作者 杨双骏 桑为民 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2288-2296,共9页
传统的格子玻尔兹曼方法(LBM),特别是基于均匀正方形网格的经典单松弛计算模型(SLBM),其算法鲁棒性和数值稳定性较差,限制了LBM的发展和应用.而网格细化策略可以有效缓解这一窘境,但是传统LBM中网格细化必然会导致计算效率骤降,计算设... 传统的格子玻尔兹曼方法(LBM),特别是基于均匀正方形网格的经典单松弛计算模型(SLBM),其算法鲁棒性和数值稳定性较差,限制了LBM的发展和应用.而网格细化策略可以有效缓解这一窘境,但是传统LBM中网格细化必然会导致计算效率骤降,计算设备要求攀高.为了解决这一问题,文章基于非均匀矩形网格结构,结合插值LBM算法的思路,在保证物面处和流动变化剧烈区域的局部网格细化以及计算精度的前提下,提出了25点拉格朗日插值LBM算法.以经典顶盖驱动方腔内流为算例,开展了包括不同网格分辨率和插值格式的对比分析研究.验证算例既包括了定常流动的数值模拟,也涉及了非定常周期性流动的求解.计算结果表明,相较于其他插值格式,拉格朗日插值格式表现优异;文章局部网格细化工作可以确保物面处及流动变化剧烈区域流动细节的捕捉;数值模拟算法可以为数值仿真提供可信的计算结果;同时大幅降低了总网格数量.因此很大程度上提升了计算效率;数值模拟方法鲁棒性较好,适用于包括定常和非定常流动的数值模拟. 展开更多
关键词 非均匀矩形网格 格子玻尔兹曼方法 25点拉格朗日插值 计算效率和精度
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基于格子玻尔兹曼方法的局部网格加密算法——粗细网格间的数据转换
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作者 刘春友 李作旭 王连平 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2480-2503,共24页
格子Boltzmann方法作为一种高效的介观计算流体力学方法在过去20多年里得到快速发展,其相对较高的计算效率和灵活性使其可以适用于各种复杂流动的模拟.然而标准的格子Boltzmann方法只能使用均匀的直角网格,这种网格排布方式并不利于复... 格子Boltzmann方法作为一种高效的介观计算流体力学方法在过去20多年里得到快速发展,其相对较高的计算效率和灵活性使其可以适用于各种复杂流动的模拟.然而标准的格子Boltzmann方法只能使用均匀的直角网格,这种网格排布方式并不利于复杂流动的计算.为此,基于格子Boltzmann方法的局部网格加密算法在文献中被提出.该算法需要在局部加密的界面处将粗细网格间的分布函数转换后交换.目前分布函数的转换方式大多是在没有源项的情况下推导的,而且现存考虑源项时转换公式的推导也都是基于Chapman-Enskog展开;其推导过程相对复杂,且需要对分布函数的非平衡态部分做一阶Chapman-Enskog近似,这有可能会限制局部网格加密算法在高阶格子Boltzmann方法中的应用.文章在忽略时空离散误差的前提下,以保证连续分布函数变量以及物理松弛系数一致为基础,构建了一套规范且简洁的粗细网格间在考虑任意源项时,分布函数转换关系的推导过程,该方法不依赖于Chapman-Enskog展开以及Chapman-Enskog近似,且该方法既可以适用于单松弛碰撞模型也可以适用于多松弛碰撞模型.此外,还从理论上证明了,保证粗细网格间非平衡态部分的一阶Chapman-Enskog近似一致,便可以保证整个非平衡态部分的一致,这将有助于扩展局部网格加密算法中转换关系的应用范围.最后,通过对强迫泰勒-格林涡流动、平板泊肃叶流中对流-扩散问题和顶盖驱动方腔流动进行数值模拟,良好的数值结果证实了转换关系对复杂源项的适应性以及局部网格加密技术在处理复杂流动问题方面的优势.同时,通过对一维剪切波问题的模拟,发现由局部网格加密引起的数值黏性与加密区域的选取有很大的关系. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 局部网格加密 数据转换
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吸水口上自由表面旋涡的LES-LBM模拟 被引量:4
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作者 张睿 陈红勋 王小永 《排灌机械工程学报》 EI 2011年第5期386-391,共6页
为了实现高雷诺数下自由表面旋涡生成与演化过程的数值模拟,将标准Smagorinsky亚格子应力模型引入到三维单相自由面格子Boltzmann方法中,建立结合大涡模拟的格子Boltzmann方法(LES-LBM).当进口雷诺数分别为5×104和105时,考虑重力... 为了实现高雷诺数下自由表面旋涡生成与演化过程的数值模拟,将标准Smagorinsky亚格子应力模型引入到三维单相自由面格子Boltzmann方法中,建立结合大涡模拟的格子Boltzmann方法(LES-LBM).当进口雷诺数分别为5×104和105时,考虑重力和科氏力的作用,采用LES-LBM对长方形水槽底部吸水口上方的自由表面旋涡的生成与演化过程进行数值计算,再现了自由表面旋涡发展过程中的典型流态,并根据其特点将自由表面旋涡的发展过程分为4个典型阶段.对比分析有、无科氏力作用下的高雷诺数流动算例,验证科氏力的作用.对自由表面旋涡发展过程中的B型(染色旋涡和挟物旋涡)和D型(连续吸气旋涡)自由表面旋涡的径向速度、切向速度以及轴向速度沿吸水口半径方向的分布规律进行重点分析.数值计算结果表明:采用结合大涡模拟的单相自由面格子Boltzmann方法,可以有效模拟高雷诺数下的自由表面旋涡生成与演化过程;验证了科氏力在诱导并促进自由表面旋涡发展过程中的作用;计算获得的自由表面旋涡内部流场的各速度分量沿径向的分布规律与试验结果定性一致,且几乎不随进口雷诺数的不同而改变. 展开更多
关键词 自由表面旋涡 格子波尔兹曼方法 亚格子应力模型 科氏力 大涡模拟
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MRT-LBM三重网格局部加密算法研究 被引量:5
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作者 曲延鹏 张坤 陈颂英 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期441-448,共8页
应用MRT-LBM计算流场中运动粒子上的力和力矩时,可使用三重网格局部加密方法来提高计算结果的精度.将流场计算区域划分为互不重合的粗糙区、过渡区和加密区,相邻区域界面重合节点上的物理参数如密度、速度和应力等保持连续,不同区域的... 应用MRT-LBM计算流场中运动粒子上的力和力矩时,可使用三重网格局部加密方法来提高计算结果的精度.将流场计算区域划分为互不重合的粗糙区、过渡区和加密区,相邻区域界面重合节点上的物理参数如密度、速度和应力等保持连续,不同区域的分布函数通过过渡区边界点进行传递,运算程序采用碰撞-迁移算法,给出了数据的初始化过程和加密的网格结构.通过对含非对称放置的粒子Couette流动,分别采用标准Boltzmann、全场加密、局部二重加密和三重加密的4种网格进行计算.数值计算结果表明,三重网格加密算法减少了计算结果的波动.对方腔流顶盖下方左右奇异角落处应用三重局部网格加密,结果显示,对雷诺数1 000的方腔流动,沿腔中心线的速度分布与经典文献结果对比效果良好,压力轮廓图的噪声明显降低,应力振荡明显减少.模拟结果证实了所建立的局部加密方法的有效性. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 多松弛时间模型 局部网格加密 COUETTE流动 方腔流动
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基于不同网格结构的LBM算法研究 被引量:6
14
作者 安博 桑为民 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期699-706,共8页
传统的格子波尔兹曼方法(lattice--Boltzmann method,LBM)通常基于标准均匀网格,这主要取决于速度的空间离散格式.均匀网格结构的特点,使LBM在处理具有复杂边界的问题时遇到较大的困难,从而限制了它的应用.另外,对于较为复杂的流动,其... 传统的格子波尔兹曼方法(lattice--Boltzmann method,LBM)通常基于标准均匀网格,这主要取决于速度的空间离散格式.均匀网格结构的特点,使LBM在处理具有复杂边界的问题时遇到较大的困难,从而限制了它的应用.另外,对于较为复杂的流动,其流场存在流动变化剧烈和平缓的区域,在流动变化剧烈的区域,往往需要足够的网格点才能更好地捕捉到流场信息,而均匀网格会使得网格数量过多,这会增加计算量,但网格数量过少又无法获得必要的流场信息,使LBM的计算效率降低.为了解决上述问题,用不同的网格结构,以顶盖驱动的腔体内流、柱体绕流和翼型绕流为例,探讨了提高LBM算法的计算效率和适用性问题. 展开更多
关键词 格子波尔兹曼方法 复杂边界 计算效率 网格结构 腔体内流 翼型绕流
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多弛豫时间格子波尔兹曼方法的分块算法 被引量:4
15
作者 杨帆 施徐明 +2 位作者 郭雪岩 陈铁军 吴玉林 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第1期56-60,共5页
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. 展开更多
关键词 格子波尔兹曼方法 多弛豫时间 分块算法 网格加密 圆柱绕流
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各向异性图像扩散的多重网格格子波尔兹曼方法 被引量:1
16
作者 黄彬 严壮志 周明 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期619-627,共9页
为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LB)模型图像降噪方法的计算效率和精度,提出了一种多重网格LB(multigrid LB,M-LB)模型的降噪方法,即通过不同尺度网格的LB模型实现各向异性图像扩散,在图像变化剧烈的区域采用较细尺度的网格... 为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LB)模型图像降噪方法的计算效率和精度,提出了一种多重网格LB(multigrid LB,M-LB)模型的降噪方法,即通过不同尺度网格的LB模型实现各向异性图像扩散,在图像变化剧烈的区域采用较细尺度的网格,而在图像变化缓慢的区域采用较粗尺度的网格.为验证M-LB方法针对斑点噪声抑制的效果与效率,对自然图像、合成图像、医学超声图像进行降噪处理,分别与现有的一种多重网格扩散方法和两种LB方法进行对比.实验结果显示,M-LB方法较其他3种方法抑制斑点噪声效果更好,降噪处理效率更高. 展开更多
关键词 斑点噪声抑制 各向异性图像扩散 多重网格 格子波尔兹曼方法
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基于浸没边界法的水库变动水面模拟及验证 被引量:1
17
作者 周睿 程永光 吴家阳 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期66-73,共8页
水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过... 水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过简单算例予以验证。结果表明:该方法具有良好的可行性和准确性,改进了水库变动水面预测方法,可用于研究水库水面的时空变化规律。 展开更多
关键词 水库 水温预测 格子boltzmann方法 浸没边界法
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高雷诺数流动模拟的LBM方法 被引量:1
18
作者 陈彦晓 李孝伟 +1 位作者 丁珏 翁培奋 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期256-265,共10页
针对贴体网格下广义形式的补充插值LBM方法 (generalized interpolation lattice Boltzmann method, GILBM),发展了一种当地时间步法,在改善高雷诺数下翼型绕流模拟中计算稳定性的同时,有效地提高了计算效率.另外,通过引入非平衡态外推... 针对贴体网格下广义形式的补充插值LBM方法 (generalized interpolation lattice Boltzmann method, GILBM),发展了一种当地时间步法,在改善高雷诺数下翼型绕流模拟中计算稳定性的同时,有效地提高了计算效率.另外,通过引入非平衡态外推边界处理,合理解决了LBGK模型中处理复杂边界困难的问题.对5.0×10~4Re5.0×10~6的NACA0012翼型绕流进行了数值模拟,并对算法的计算效率和稳定性进行分析,证明了发展方法的优越性. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 贴体网格 当地时间步 高雷诺数 非平衡态外推
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离子选择性表面电对流的多块LB模拟
19
作者 张煜 李天富 +2 位作者 罗康 吴健 易红亮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2784-2795,I0003,共13页
离子选择性表面(如纳米通道、离子交换膜等)复杂的动力学现象为微纳流控技术的发展提供了新思路.向带有离子选择性表面的电解质溶液施加电压,通过液体的电流密度会经历复杂的非线性变化过程;当电压超过某一临界值时会引发对流现象,这种... 离子选择性表面(如纳米通道、离子交换膜等)复杂的动力学现象为微纳流控技术的发展提供了新思路.向带有离子选择性表面的电解质溶液施加电压,通过液体的电流密度会经历复杂的非线性变化过程;当电压超过某一临界值时会引发对流现象,这种流动被称为第二类电渗或离子选择性表面的电对流,关于此类问题的数值求解引发了大量的研究.本文提出一种基于多块网格加密的格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)的数值模型,用于模拟第二类电渗流动.结合该算法,给出了求解流动、电势和离子浓度的网格信息交换方程,较好地解决了此类问题中大浓度梯度边界对计算分辨率的要求.利用该数值模型模拟获得的电流-电压特性曲线先随着电压升高而迅速增大,随后达到饱和状态,与理论解吻合良好.此外,模拟结果还表明,当流动发生后,相对低电压下的流动倾向于形成大涡且流动呈指数趋势增强;而较大电压则会先激发多个小涡,并逐渐合并为大涡流动,且大涡流动有更高的离子输运效率.此外,除了模拟离子选择性表面的电对流现象,本文提出的数值格式还可拓展到其他电流体动力学问题的模拟. 展开更多
关键词 电对流 第二类电渗 离子选择性表面 格子玻尔兹曼方法 多块网格
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Lattice Boltzmann simulations of oscillating-grid turbulence 被引量:4
20
作者 张金凤 张庆河 +1 位作者 JeromeP.-Y.Maa 乔光全 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2017年第1期68-74,共7页
The lattice Boltzmann method is used to simulate the oscillating-grid turbulence directly with the aim to reproduce the experimental results obtained in laboratory. The numerical results compare relatively well with t... The lattice Boltzmann method is used to simulate the oscillating-grid turbulence directly with the aim to reproduce the experimental results obtained in laboratory. The numerical results compare relatively well with the experimental data through dete- rmining the spatial variation of the turbulence characteristics at a distance from the grid. it is shown that the turbulence produced is homogenous quasi-isotropic in case of the negligible mean flow and the absence of secondary circulations near the grid. The direct numerical simulation of the oscillating-grid turbulence based on the lattice Boltzmann method is validated and serves as the founda- tion for the direct simulation of particle-turbulence interactions. 展开更多
关键词 Oscillating grid quasi-isotropic homogenous turbulence mean flow lattice boltzmann method
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