MATLAB实现基于D2Q9模型的二维圆柱绕流格子玻尔兹曼法数值模拟

资 源 简 介

本项目使用MATLAB实现了格子玻尔兹曼方法（LBM）的D2Q9离散速度模型，模拟不可压缩流体在二维空间中绕圆柱流动的物理过程。核心功能包括碰撞迁移过程计算和圆柱边界反弹条件处理，适用于计算流体力学研究与教学演示。

详 情 说 明

基于D2Q9模型的二维圆柱绕流格子玻尔兹曼法数值模拟

项目介绍

本项目采用格子玻尔兹曼方法（LBM）中的D2Q9离散速度模型，对不可压缩流体在二维空间中绕圆柱流动的物理过程进行数值模拟。通过实现LBM的核心算法，能够准确模拟流体与圆柱边界相互作用产生的复杂流动现象，包括涡街形成、速度分布和压力场变化等。

功能特性

• D2Q9模型实现：完整实现D2Q9离散速度模型的碰撞和迁移过程
• 边界条件处理：采用反弹边界条件精确处理圆柱表面
• 流场计算：实时计算速度场、压力场分布和涡量场
• 参数分析：计算圆柱表面的阻力系数和升力系数等关键力学参数
• 可视化输出：生成流线图、涡量场云图和压力分布图
• 收敛监测：提供质量守恒和动量守恒的误差分析

使用方法

1. 参数设置：在代码中设置计算区域尺寸、网格分辨率、流体运动粘度、密度等参数
2. 圆柱配置：指定圆柱半径和圆心位置
3. 边界条件：设置入口流速和出口压力条件
4. 运行模拟：执行主程序开始数值模拟
5. 结果分析：查看生成的速度场数据、压力场数据和力学参数曲线
6. 可视化：通过绘图功能观察流线图、涡量场和压力场分布

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 足够的内存以处理网格数据（建议8GB以上）
• 支持图形显示的计算机系统

文件说明

主程序文件整合了完整的模拟流程，包括初始化流场参数、构建计算网格、设置圆柱几何形状、执行核心的碰撞迁移迭代计算、处理各类边界条件、实时监测收敛情况、计算流体力学参数以及最终的数据输出和可视化功能。该文件构成了整个数值模拟的核心框架，确保各模块协调运行。