Lattice Boltzmann LBE模型在二维多孔介质流体渗流中的应用

资 源 简 介

Lattice Boltzmann LBE模型在二维多孔介质流体渗流中的应用

详 情 说 明

Lattice Boltzmann方法（LBM）作为一种介观尺度的流体模拟方法，近年来在多孔介质渗流研究中展现出独特优势。其核心思想是通过离散速度模型追踪流体粒子分布函数的演化，而非直接求解宏观Navier-Stokes方程。

在二维多孔介质渗流场景中，D2Q9是最常用的离散速度模型。该模型定义了9个离散速度方向（包括静止粒子），能准确再现流体的质量守恒和动量输运过程。BGK（Bhatnagar-Gross-Krook）碰撞模型作为最经典的简化算子，通过单松弛时间参数τ控制系统趋向局部平衡态的速度。

该方法突破传统CFD的网格限制，天然适应多孔介质的复杂几何边界。处理固体孔隙界面时，采用反弹边界条件即可实现无滑移边界效应。通过调节松弛参数和孔隙率，可模拟从低速达西流到考虑惯性效应的非达西流等多种渗流状态。

相较于传统方法，LBM在多孔介质模拟中具有三大显著特征：微观边界处理简单、并行效率高、能自然耦合孔隙尺度效应。这使得其在石油开采、地下水污染传输等领域的微观机理研究中成为重要工具。