基于LBM的圆柱扰流实时模拟MATLAB项目

资 源 简 介

本项目利用格子玻尔兹曼方法（LBM）模拟圆柱绕流问题，支持Re数10-200范围。系统可实时计算速度、压力与涡量场，并动态可视化流线、涡量和压力分布，适用于流体力学研究与教学演示。

详 情 说 明

基于LBM方法的圆柱扰流实时模拟与可视化系统

项目介绍

本项目采用格子玻尔兹曼方法（LBM）对流体绕过圆柱体的经典扰流问题进行数值模拟。系统实现了从流场计算到结果可视化的完整流程，能够实时展示圆柱绕流过程中的各种物理现象，如涡街的形成与发展。该系统特别适用于Re数在10-200范围内的层流绕流模拟研究，为流体力学教学和科研提供了直观的分析工具。

功能特性

• 实时流场模拟：基于D2Q9模型的LBM核心算法，准确计算速度场、压力场和涡量场
• 动态可视化：实时显示流线图、涡量云图和压力分布图，支持多种颜色映射方案
• 参数化设计：用户可灵活设置网格尺寸、雷诺数、圆柱几何参数等关键变量
• 数据记录与分析：自动保存流场演化数据，提供升力/阻力系数计算和后处理分析
• 动画生成：支持生成涡街形成过程的动画文件（AVI/GIF格式）
• 专业后处理：包含Strouhal数计算、尾涡脱落频率分析等高级功能

使用方法

1. 参数配置：在主程序相应区域设置计算域参数（网格尺寸、间距）、物理参数（Re数、黏度、来流速度）、圆柱参数（圆心坐标、半径）以及计算参数（时间步长、总步数）
2. 运行模拟：执行主程序启动计算，系统将自动初始化流场并开始迭代计算
3. 实时监控：计算过程中可观察实时更新的流场可视化图形，监控收敛情况
4. 结果输出：模拟完成后，系统将自动保存流场数据、系数曲线和动画文件
5. 后处理分析：使用内置后处理模块进行涡街频率、统计特征等深入分析

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 硬件建议：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡（用于流畅可视化）
• 依赖工具包：MATLAB基本安装（无需额外工具箱）

文件说明

主程序实现了系统的核心控制逻辑，包括流场初始化、LBM迭代计算循环、实时可视化更新以及结果输出等功能。具体负责协调边界条件处理、物理量计算和图形显示之间的数据流，整合了反弹格式和Zou-He边界条件来准确模拟圆柱绕流场景，同时管理模拟参数的输入验证和计算过程的进度控制。