面向高速可压缩流的格子 Boltzmann 方法
软凝聚态物质
2009-11-13 v1 统计力学
摘要
本文提出一种改进的格子 Boltzmann 模型,用于模拟高速可压缩流。该模型由 Kataoka 和 Tsutahara 提出的离散速度模型 [Phys. Rev. E \textbf{69}, 056702 (2004)] 与一种合适的有限差分格式相结合,并附加一项耗散项构成。通过该耗散项,模型中的参数可以灵活选取,以满足 von Neumann 稳定性条件。本文分析了各种模型参数对数值稳定性的影响,并给出了一些参考参数取值。新格式对亚声速和超声速流动均有效,马赫数可达 30(或更高),并通过若干经典基准测试得到验证。对具有极高压力与密度比(1000:1)的 Riemann 问题的模拟也表现出良好的精度与稳定性。对常规以及双 Mach 反射激波的成功复现,展示了格子 Boltzmann 模型在涉及非平衡过程的流体系统中的潜在应用。该稳定性新格式可方便地推广至其他格子 Boltzmann 模型。
引用
@article{arxiv.0706.0405,
title = {Lattice Boltzmann Approach to High-Speed Compressible Flows},
author = {X. F. Pan and Aiguo Xu and Guangcai Zhang and Song Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:0706.0405},
year = {2009}
}
备注
Figs.11 and 12 in JPEG format. Int. J. Mod. Phys. C (to appear)