MATLAB LBM两相流模拟教学程序

资 源 简 介

基于格子玻尔兹曼方法（LBM）开发的两相流动态模拟MATLAB程序，涵盖相分离、界面波动和气泡运动等经典现象，适用于流体力学教学演示和算法学习。

详 情 说 明

基于格子玻尔兹曼方法（LBM）的两相流动态模拟教学程序

项目介绍

本项目是一个基于格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）与Shan-Chen伪势模型的两相流模拟教学程序。程序旨在通过数值模拟方法，直观展示不同密度、黏度流体间的相互作用过程，如相分离、界面波动、气泡运动、液滴变形等经典两相流现象。通过交互式界面与动态可视化，为流体力学学习者提供一个理论与实践相结合的教学演示平台。

功能特性

• 物理模型先进：采用格子玻尔兹曼方法结合Shan-Chen伪势模型，精确模拟两相流体的界面动力学行为。
• 模拟现象丰富：支持相分离、界面波动、气泡上升、液滴碰撞与变形等多种经典两相流现象的可视化。
• 交互式参数调整：用户可实时调整网格参数、物性参数（密度比、黏度）、初始条件、边界条件及计算参数。
• 多维度动态可视化：实时显示动态密度分布云图、速度矢量场、压力场等值线分布。
• 数据分析与验证：程序提供界面位置演化曲线、质量守恒验证数据及流体动能变化趋势图，辅助结果分析。

使用方法

1. 运行程序：启动主程序文件，图形用户界面（GUI）将自动加载。
2. 设置参数：在界面左侧的控制面板中，根据需要设置模拟区域尺寸、网格分辨率、两相流体的密度和黏度、初始界面形状（如圆形气泡或带状分层）、边界条件类型（如无滑移壁面或周期性边界）以及松弛时间、表面张力系数等计算参数。
3. 开始模拟：点击“运行”按钮，程序将开始计算并实时显示模拟结果。
4. 观察结果：主视图区域将动态更新密度云图，用户可切换查看速度矢量场或压力场分布。右侧的绘图区域将同步更新相关的演化曲线。
5. 交互控制：模拟过程中可暂停，并调整参数后继续运行，观察参数变化对流动的影响。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux 或 macOS。
• 软件环境：需要安装 MATLAB R2018a 或更高版本。
• 硬件建议：推荐配备8GB以上内存，四核以上处理器，以保证较大网格规模下的流畅计算与显示。

文件说明

主程序文件承载了项目的核心模拟逻辑与界面交互。它负责初始化整个模拟环境，包括设置计算网格、定义流体物理属性、构建初始流场条件以及配置边界约束。程序通过实现格子玻尔兹曼方法的碰撞与迁移步骤，并结合Shan-Chen相互作用势模型来计算相间作用力，从而模拟两相流的演化过程。同时，该文件整合了图形用户界面的回调函数，实现了用户参数的实时读取、模拟进程的控制以及计算结果的动态可视化绘制与输出。