基于MATLAB的D2Q9-BGK模型二维多孔介质渗流LB模拟系统

资 源 简 介

本MATLAB项目采用D2Q9-BGK格子玻尔兹曼方法，模拟二维多孔介质内的流体渗流过程。支持自定义孔隙结构，计算流速场、压力分布与渗透率，适用于多孔介质流动特性研究。

详 情 说 明

基于D2Q9-BGK模型的二维多孔介质渗流LB模拟系统

项目介绍

本项目采用Lattice Boltzmann方法中的D2Q9-BGK模型，实现了二维多孔介质内流体渗流过程的高效数值模拟。系统能够准确模拟复杂孔隙结构中的流体流动行为，提供速度场、压力分布、渗透率等关键物理量的计算与分析，为多孔介质渗流研究提供可靠的数值实验平台。

功能特性

• 精确的物理模型：采用D2Q9离散速度模型和BGK碰撞算子，准确描述流体动力学行为
• 灵活的多孔介质处理：支持任意复杂孔隙结构的自定义，通过二进制矩阵定义固体障碍物分布
• 多样化边界条件：提供进口流速/压力、出口压力、周期性边界等多种边界条件设置
• 全面的参数配置：可自定义流体密度、粘度、松弛时间等物理参数和网格分辨率、时间步长等数值参数
• 丰富的输出结果：实时输出速度场、压力场、体积流量、达西渗透率等计算结果
• 动态可视化功能：生成流线图、压力云图、速度场动画等直观的可视化结果
• 收敛性监测：实时监控质量守恒和动量守恒误差，确保计算可靠性

使用方法

参数配置

在运行模拟前，需设置以下参数：

• 介质几何参数：孔隙率和孔隙分布矩阵（0表示孔隙，1表示固体）
• 流体物理参数：密度、粘度、松弛时间
• 边界条件：入口条件、出口条件、边界类型
• 数值参数：网格尺寸、时间步长、总迭代步数
• 初始条件：初始速度场和密度场分布

运行模拟

执行主程序即可开始模拟计算，系统将自动进行迭代计算并输出实时进度。

结果分析

模拟完成后，系统将生成：

• 数据文件：包含速度场、压力场等原始数据
• 统计结果：流量统计和渗透率计算值
• 可视化图表：流场分布图和动态演化过程
• 收敛曲线：质量守恒和动量误差监测图

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存需求：建议4GB以上，网格分辨率越高所需内存越大
• 存储空间：至少1GB可用空间用于存储输出文件

文件说明

主程序文件实现了系统的核心模拟流程，包括参数初始化、网格生成、边界条件设置、LBM迭代计算循环、结果输出和可视化功能。具体负责介质孔隙结构的构建、流体物理属性的配置、D2Q9模型的演化方程求解、反弹边界条件的处理、速度场和压力场的实时计算、渗透率参数的提取以及多种可视化图形的生成与展示。