LBM方法求解流体力学中的lid driven flow 问题

资 源 简 介

LBM方法求解流体力学中的lid driven flow 问题

详 情 说 明

LBM方法（格子Boltzmann方法）是一种用于模拟流体流动的计算方法，特别适合处理复杂边界和微观流动问题。在流体力学中，lid driven flow（顶盖驱动流）是一个经典的基准测试问题，用于验证数值方法的准确性。

在lid driven flow问题中，通常考虑一个方形腔体，顶部边界以恒定速度移动，其他三个边界保持静止。流体在顶盖的带动下形成内部涡旋。使用LBM方法求解该问题的基本思路如下：

初始化流场：设定初始密度分布和速度场，通常初始速度为零，仅在顶盖施加水平速度。 边界条件处理：顶盖采用非平衡反弹格式或恒定速度边界条件，其余壁面采用无滑移边界条件（如反弹格式）。 碰撞与迁移：LBM的核心步骤包括局部碰撞过程（粒子分布函数松弛到平衡态）和邻近格点的迁移过程。 宏观量计算：通过粒子分布函数的统计平均计算宏观速度场。 迭代收敛：重复上述步骤，直至达到设定的迭代次数或流场稳定。 结果可视化：最终输出速度矢量分布图，通常使用箭头表示速度方向和大小，展示涡旋结构。

通过调整迭代次数，可以观察到流场从初始状态逐渐演化至稳态的过程。LBM方法因其并行计算优势和易于处理复杂边界的特性，在流体仿真中具有广泛应用。