MATLAB格子Boltzmann方法两相流模拟系统

资 源 简 介

基于MATLAB的LBM两相流模拟工具，支持不同密度比、粘度比的流体在复杂边界下的动态演化。提供可视化界面，适用于气-液/液-液相互作用研究，助力流体力学分析。

详 情 说 明

基于格子Boltzmann方法的两相流运动模拟与分析系统

项目介绍

本项目是一个基于格子Boltzmann方法（LBM）的两相流体动态运动模拟与分析系统。系统采用先进的多松弛时间格子Boltzmann方法（MRT-LBM）结合Shan-Chen伪势两相流模型，能够精确模拟不同密度比、粘度比的两相流体（如气-液、液-液）在复杂边界条件下的相互作用过程。通过高效的可视化技术，系统可清晰展示流体界面的演化、涡旋结构的形成以及相分离现象，并提供参数分析功能，帮助用户研究关键参数对两相流运动特性的影响。

功能特性

• 精确的两相流模拟：采用MRT-LBM和Shan-Chen伪势模型，支持高密度比、高粘度比的两相流模拟
• 复杂边界处理：支持固体边界、流速/压力进出口边界等复杂边界条件
• 实时可视化：动态展示两相分布云图、流速场矢量图等可视化结果
• 参数敏感性分析：允许调整雷诺数、表面张力系数等参数，分析其对界面稳定性的影响
• 定量分析功能：提供界面曲率分布、相分数变化曲线等定量分析数据
• 数据导出支持：支持VTK格式可视化数据和MAT格式原始数据导出

使用方法

基本操作流程

1. 参数设置：在配置文件中设置计算域参数、流体属性、初始条件和边界条件
2. 模拟执行：运行主程序开始两相流模拟计算
3. 结果查看：通过可视化界面观察流体运动过程和相分布演化
4. 数据分析：使用分析工具获取定量分析结果和性能指标
5. 数据导出：将模拟结果导出为标准格式文件供后续分析使用

参数配置说明

用户需要配置以下参数组：

• 计算域参数：网格尺寸、空间步长、时间步长
• 流体属性：两相密度比、粘度比、表面张力系数
• 初始条件：相分布初始场、流速初始场
• 边界条件：固体边界位置、进出口流速/压力条件
• 模拟参数：雷诺数、松弛时间、总模拟步数

系统要求

硬件要求

• CPU：Intel i5或同等性能以上处理器
• 内存：8GB以上（推荐16GB用于大规模计算）
• 显卡：支持OpenGL 3.0以上的图形卡
• 存储空间：至少10GB可用空间

软件要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux Ubuntu 18.04+，macOS 10.15+
• MATLAB：R2020a或更高版本
• 必要工具箱：Image Processing Toolbox，Parallel Computing Toolbox（可选）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心调度与控制功能，主要包括计算参数初始化、两相流模型求解器调用、边界条件处理、实时可视化渲染、数据输出管理以及模拟进度监控等关键模块。该文件负责整合整个模拟流程，确保各组件协同工作，同时提供用户交互接口和错误处理机制，保证模拟过程的稳定性和可靠性。