格子 Boltzmann 方法中网格加密界面处杂散噪声的分析与抑制

本研究聚焦于格子 Boltzmann 方法中使用非均匀网格所引发的物理非真实效应。特别地，涡结构穿越网格加密界面时很可能产生杂散噪声，进而影响整个计算域。在气动声学模拟中，该问题变得关键，因为精确的压力估计至关重要。本文旨在识别界面处出现的问题，并提出可能的解决方案，以显著改善气动声学模拟。更具体地，本研究揭示了非物理模态在杂散涡量与声学生成中的关键作用。借助在流体核心进行的线性稳定性分析，以及专门开发的用于在模拟中系统性凸显这些模态的非流体力学传感器，得以识别这些模态。针对纯声波和剪切流的探究可分离各模态的贡献。一个重要结果是，杂散波生成本质上源于网格分辨率的变化（即混叠），与网格过渡算法的细节无关。最后，所提出的将杂散波幅值最小化的解决方案在于在流体核心选择合适的碰撞模型，以抵消非流体力学模态贡献，而无论网格耦合算法如何。结果在平流涡和圆柱绕流湍流上得到验证，获得了杂散噪声与涡量的大幅降低。