简化格�子波蒂尔布尔方法:耗散、色散与稳定性
流体动力学
2026-05-29 v1
摘要
简化格�子波蒂尔布尔方法(SLBM)是格�子波蒂尔布尔方法(LBM)社区的最新进展,旨在解决传统 LBM 的内在局限性,通过直接演化宏观量并保持高雷诺数模拟的数值稳定性。然而,SLBM 的数值耗散与色散的基本认识仍不足,以及其良好数值稳定性的来源也尚未明了。本文发展了一种广义公式,揭示了 SLBM 恢复包含固有物理偏差和数值截断误差的修正宏观方程。为消除这些偏差,采用标准 BGK-LBM 派生的宏观方程作为参考模型,并通过预测-校正策略求解,构成了重新定义的 SLBM。该方法在预测步骤中使用可调高阶参数的广义 SLBM 公式,而校正步骤则采用有限差分离散化实现。线性波分析阐明了这些参数在控制数值耗散与色散中的作用,并在更复杂的数值实例中得到验证。结果表明,重新定义的 SLBM 保持二阶精度,改进了色散与耗散性能,增强了数值稳定性,并在较粗略的网格上解析细小涡旋结构。因此,本方法在保持 SLBM 简单性的基础上,融合了改进的数值特性,为不可压缩流动仿真提供了高保真且稳定的数值方案。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.29887,
title = {Revisit the simplified lattice Boltzmann method: dissipation, dispersion and stability},
author = {Zhengwei He and Zhen Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.29887},
year = {2026}
}
备注
79 pages, 17 figures, 4 tables