利用格子博尔兹曼方法数值模拟水波传播

来源 :中山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:raymond20082002
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传统的流体力学数值模拟计算方法,如有限差分法、有限体积法、有限单元法等,均采用基于流体力学宏观方程,自上而下离散微分方程,进而使用标准数值方法进行求解。格子博尔兹曼方法则是基于流体微观粒子运动特征,从粒子的碰撞和传播出发,设定一系列的演化规则,经过数理统计,得到宏观上实际流体的动力特征。从微观粒子特征的统计角度出发,模拟得到流体的运动规律。 本文回顾了水波数值模拟、格子博尔兹曼方法研究的历史,介绍了水波运动方程、格子博尔兹曼方法的推导原理。通过比拟的方法将格子博尔兹曼方法对普通流体的模拟移植到对水波的数值模拟中,推导得到了计算过程中所需要的水波模拟平衡态分布函数。 最后,文章通过对方腔驱动流动模拟、全溃坝波模拟、部分溃坝波模拟这三个数值编程实验的计算,实现了利用格子博尔兹曼方法对水波的数值模拟,通过与理论解或其他算法的计算解的比较,验证了该方法在水波模拟中的准确性。
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