MATLAB实现的基于格子波尔兹曼方法的多孔介质流体仿真系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB开发基于格子波尔兹曼方法的多孔介质流体仿真工具，支持流速分布、压力场和渗透率计算，包含初始化、边界处理、碰撞迁移计算及可视化功能，适用于多孔介质流动研究。

详 情 说 明

基于格子波尔兹曼方法的多孔介质流体建模与仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于格子波尔兹曼方法（LBM）的多孔介质流体流动数值模拟系统。通过采用D2Q9/D3Q19格子模型和多松弛时间（MRT）碰撞模型，实现对多孔介质中复杂流体流动的高效、准确模拟。系统能够计算流速分布、压力场、渗透率等关键参数，为多孔介质渗流研究提供可靠的数值仿真工具。

功能特性

• 核心算法: 采用格子波尔兹曼方法，支持D2Q9（二维）和D3Q19（三维）模型
• 物理模型: 实现多松弛时间（MRT）碰撞模型，提高数值稳定性
• 边界处理: 支持压力进口/出口边界、无滑移壁面边界等多种边界条件
• 介质配置: 支持自定义多孔介质几何结构（二维/三维矩阵表示）
• 参数设置: 可配置流体密度、粘度、初始流速等物理参数
• 可视化输出: 生成流速云图、压力场分布、流线图等可视化结果
• 性能分析: 计算渗透率、流量-压降关系等关键指标
• 动态展示: 支持模拟过程动态动画生成（可选）

使用方法

1. 准备输入数据:

- 定义多孔介质几何结构矩阵（0表示固体，1表示孔隙） - 设置流体物理参数（密度、粘度等） - 配置边界条件（进口/出口压力值） - 设定计算参数（网格大小、时间步长等）

1. 运行仿真:

- 执行主程序启动模拟计算 - 系统自动进行初始化、迭代计算直至收敛

1. 查看结果:

- 查看生成的速度场、压力场可视化图像 - 分析渗透率计算结果和流量-压降曲线 - 可选查看动态模拟过程动画

系统要求

• 操作系统: Windows/Linux/macOS
• 软件环境: MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求: 至少8GB RAM（三维模拟推荐16GB以上）
• 存储空间: 至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能流程，包括流体模拟的初始化设置、边界条件的配置与处理、基于格子玻尔兹曼方法的碰撞与迁移过程迭代计算、模拟结果的收敛性判断以及最终数据输出与可视化生成。该文件实现了从参数输入到结果输出的完整仿真链路，协调各个功能模块协同工作，确保模拟计算的正确执行。