用于无Courant条件限制的超音速可压缩流模拟的拉格朗日熵格子玻尔兹曼方法
流体动力学
2025-08-12 v1
摘要
这项工作提出了拉格朗日熵格子玻尔兹曼方法（LELBM），这是一种用于超音速格子玻尔兹曼方法的新型框架，它超越了传统方法在速度、温度、粘度和内存方面的限制，从而形成了稳定且高效的无Courant数限制的LBM公式，同时仍保持显式时间步进。一种结合了考虑内部自由度的双分布函数（DDF）的正则化中心矩碰撞方法，实现了对剪切粘度、体积粘度和热导率的精确控制。拉格朗日声学模板（LAS）是一种广义的多速度偏移格子构建方法，被引入以适应任意的局部速度和温度。此外，熵粒子重构（EPR）被用于获得满足熵条件的碰撞后粒子分布，同时实现正定性和矩守恒。通过采用矩流（MS）算法，内存需求从温度的阶多项式量级大幅降低至常数。统一的LELBM框架通过全面的基准问题进行了验证。在一维情况下，通过Sod激波管、Lax问题和Shu-Osher波对模型进行了评估。在二维情况下，测试了二维黎曼问题、双马赫反射、斜激波、绕圆柱体的超音速流以及绕NACA0012翼型的超音速流，以评估所提出算法的鲁棒性和精度。
引用
@article{arxiv.2508.06911,
title = {Lagrangian entropic lattice Boltzmann method for Courant-free supersonic compressible flow simulation},
author = {Woohyuk Noh and Changhoon Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.06911},
year = {2025}
}
备注
First author currently listed as Woohyuk Noh, also known as Alexander W. Newman