求解浅水波方程的一类改进的格子Boltzmann模型

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vacer2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
浅水流动存在于许多实际情况中,例如大气流动、潮汐流动、沿海流动、海啸、湖泊流动、河流、渠道以及溃坝的流动等。这些流动通常用浅水波方程来描述,对浅水波方程的数值求解成为研究海洋、环境和水利工程中发生的各种流动问题的有利工具。本文提出了浅水波方程的一种改进的格子Boltzmann(LB)模型来数值求解浅水流动。通过Chapman-Enskog多尺度分析,所提出的修正模型可准确地恢复至二维浅水波方程。在提出的模型中,外力项的构造借鉴了求解Navier-Stokes方程的LB模型的Guo-Zheng-Shi外力模型,并且通过在外力项中添加修正项,在流体粘性系数中引入一个可调参数。这个调节参数使得无量纲松弛时间的值可以保持在一个稳定的范围内,从而提高了模型的稳定性。由于修正模型的宏观速度的计算中含有外力,因此传统的流入与流出边界条件处理方法不再适用。我们基于质量与动量守恒原理和非平衡态反弹规则,提出了适用于新模型的流入与流出边界条件处理格式。为了验证模型的有效性和更好的稳定性,分别对圆柱绕流、流量驱动无外力浅水流进行了数值模拟。数值结果表明,所提出模型能够准确地模拟这两种流动,并且相较于以往的模型,新模型能够模拟具有更大的流量的浅水流动,即新模型具有更好的稳定性。在实现了并行计算的同时,计算达到相同的收敛标准时只需要更少的迭代步数,因此在一定程度上弥补了新模型计算量稍大的问题。总之,新模型为浅水波方程的LB模型的外力项提供一类新的选择。
其他文献
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位