三维非牛顿流体流动的级联格子 Boltzmann 建模与模拟
计算物理
2021-01-28 v2 流体动力学
摘要
非牛顿流体流动，尤其在三维(3D)中，出现在众多物理学感兴趣的场景中。此前使用格子Boltzmann方法(LBM)对此类流动的研究主要局限于二维，且采用了稳健性较差的碰撞模型。本文中，我们基于中心矩和多松弛时间在三维十九速度(D3Q19)格子上发展了一种新的3D级联LBM，用于模拟广义牛顿(幂律)流体流动。二阶矩的松弛时间根据局部剪切率局部变化，并由幂律流体非线性本构关系的一致性系数和幂律指数参数化。给出了3D级联LBM对各种基准问题的数值验证研究，包括在不同雷诺数和涵盖剪切变稀与剪切变稠流体的幂律指数大小下立方腔内的复杂3D非牛顿流动。此外，将所提先进LBM方案与其他基于原始矩的碰撞模型（如SRT模型和MRT模型）的LBM进行了数值稳定性比较。数值结果表明，3D级联LBM在模拟幂律流体3D非牛顿流动时具有准确性、二阶网格收敛性和显著改善的稳定性。
引用
@article{arxiv.1908.05396,
title = {Cascaded Lattice Boltzmann Modeling and Simulations of Three-Dimensional Non-Newtonian Fluid Flows},
author = {Saad Adam and Farzaneh Hajabdollahi and Kannan Premnath},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05396},
year = {2021}
}
备注
41 pages, 14 figures, To appear in Computer Physics Communications