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上海大学学报（自然科学版） 2012年第5期18卷 489-495页

作者：陈杰钱跃竑上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

格子boltzmann方法(lattice boltzmann method,LBM)是一种基于气体动理论的介观计算方法,其物理背景清晰、边界处理简单,已成功应用于等温(或无热)流动中.简要介绍现有的几种热格子boltzmann模型,并运用几种热格子模型求解热Couette流... 详细信息

格子boltzmann方法(lattice boltzmann method,LBM)是一种基于气体动理论的介观计算方法,其物理背景清晰、边界处理简单,已成功应用于等温(或无热)流动中.简要介绍现有的几种热格子boltzmann模型,并运用几种热格子模型求解热Couette流、方腔自然对流等典型算例,对比不同热格子模型的数值稳定性、准确性、模型的计算效率等.将两种热格子模型用于多孔介质内的流动与传热问题中,对比热格子模型在处理复杂结构时的数值特性.

关键词：格子boltzmann方法热格子boltzmann方法多孔介质

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基于热格子boltzmann方法的自然对流数值模拟

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力学学报 2009年第5期41卷 635-640页

作者：解建飞钟诚文张勇尹大川西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072 西北工业大学高性能计算研究与发展中心西安710072 中国人民解放军96215部队广西柳州545000 西北工业大学生命科学院西安710072

对Eggels和Somers提出的热格子boltzmann格式进行了改进.在不可压缩流动的假设下,提出了一种新的温度平衡分布函数,可以克服压缩性对温度统计的影响,并且相应地修正了统计宏观温度的方法.Eggels和Somers的方法对速度和温度均采用半步长... 详细信息

对Eggels和Somers提出的热格子boltzmann格式进行了改进.在不可压缩流动的假设下,提出了一种新的温度平衡分布函数,可以克服压缩性对温度统计的影响,并且相应地修正了统计宏观温度的方法.Eggels和Somers的方法对速度和温度均采用半步长反弹格式边界条件,适合无滑移的速度边界条件.但是对温度采用该边界条件在物理本质上显得不够准确,所以在边界上对二者统一采取算法既简单又容易实现的非平衡态外推格式,同时可以与boltzmann格式的整体二阶精度保持一致.最后,利用改进的热格子boltzmann方法（TLBM）模拟了Ra=10^6和Pr=0.71（空气）的方腔中的自然对流,模拟得到的流动参数与其它数值方法的结果吻合得很好,表明改进的热格子boltzmann方法可以有效准确地模拟非等温流动.

关键词：热格子boltzmann方法自然对流方腔非平衡态外推

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土壤冻结过程的热格子boltzmann方法模拟及实验研究

土壤冻结过程的热格子Boltzmann方法模拟及实验研究

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作者：张波哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于冻胀引起的铁路、公路安全问题以及对基础设施维护、地铁建设工程的重视，国家已把土壤冻融的水热迁移问题列为冻土学重点研究内容。其中土壤温度分布、冻结时间及水分迁移变化规律在道路建设及工程应用方面起着非常重要的作用。由... 详细信息

由于冻胀引起的铁路、公路安全问题以及对基础设施维护、地铁建设工程的重视，国家已把土壤冻融的水热迁移问题列为冻土学重点研究内容。其中土壤温度分布、冻结时间及水分迁移变化规律在道路建设及工程应用方面起着非常重要的作用。由于土壤固液相变过程的热传导方程是非线性的，宏观方法无法准确的求解该过程，而格子boltzmann是一种高效、方便求解非线性问题的方法，它将成为介观问题研究方法的发展趋势。鉴于此，本文采用热格子boltzmann方法模拟研究了不同工况下一维非饱和土壤冻结过程中温度分布，得到了不同深度处土壤完全冻结时间、冻结持续时间及未冻水含量;并搭建了深度为2m的土壤冻融实验台，完成了土壤冻融前基本物性参数的测定，包括土壤干密度、初始含水量、孔隙率及土壤颗粒配级;此外，根据本实验台可研究内容给出了完整的实验步骤及设计方案，并测试了冷端温度为-12oC时，不同深度处土壤温度分布及未冻水含量变化。研究结果表明：（1）通过与近似解及实验结果对比分析可得，本文建立的热格子boltzmann模型可以较准确的模拟一维土壤冻结过程;（2）冷端温度越低，土壤冻结过程中快速冻结阶段持续时间越短，当相变界面进入固相区后存在温度的突变，主要是由于相变界面的移动性造成的;（3）初始含水量及干密度越大，土壤热扩散系数越小，相变界面向前移动的速度越慢;（4）对土壤温度分布、完全冻结时间影响最明显的是冷端温度，其次是初始含水量及干密度;（5）冷端周期循环控制方式对土壤平均温度分布影响不明显，对地表温度影响较大;（6）由于孔隙率的增大，相同深度处碎石土冻结后温度最低，黄土次之，亚粘土温度最高;（7）对于季节性粉质粘土，采用Minitab软件拟合得到了不同深度处土壤完全冻结时间和冻结持续时间与冷端温度、水分、干密度等影响因素的经验关系式。（8）实验结果表明，相同深度处不同位置上的土壤温度及含水量略有差异;不同深度处土壤温度随着时间的推移逐渐下降，含水量暂未发生变化。

关键词：热格子boltzmann方法冷端温度初始含水量干密度冻融实验台

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