应用格子Boltzmann方法求解偏微分方程的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wodeziyuan
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本文研究了格子Boltzmann方法在求解偏微分方程方面的一些应用.本文将该方法以D2Q9模型为例应用到求解二维热传导方程,以D1Q4模型为例应用到求解KPP方程,并分别选取一个程进行数值实验,将由格子Boltzmann方法求得的数值解与方程的精确解进行比较,说明了该方法的精确性和可靠性.所以,本文就格子Boltzmann方法做了如下研究:  (1)第一章介绍了格子Boltzmann方法的产生和发展过程,并说明了其在实际应用中的重要作用及其所产生的影响.同时,在第一章中还介绍了一些目前已经建立了的LBM模型如D1Q3,D2Q9,D2Q7等(D指维数,Q指粒子运动方向总数).  (2)第二章介绍了二维热传导方程的应用背景,将D2Q9模型应用到了该方程,通过应用Champman-Enskog展开以及多尺度技术,得出了形式较为简单的平衡态函数的具体表达式.然后,选取该模型的具体数值算例,应用Matlab进行数值实验,将数值结果与精确解进行对比,说明了该方法的有效性和可靠性.  (3)第三章将格子Boltzmann方法的D1Q4模型应用到求解KPP方程,通过应用Taylor展开以及Champan-Enskog多尺度展开技术,使该方法达到较高精度.然后,应用以Matlab为工具进行数值实验,通过数值解与精确解的对比来检验该模型的可靠性与有效性.  (4)第四章对格子Boltzmann方法进了稳定性分析,得出了方法稳定的条件.  
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