摘要：提出了一种新的描述气液相变过程的单组分格子boltzmann模型,利用该模型模拟水以及氨分别在R-K,RKS和P-R状态方程控制下的相变过程,发现相对于R-K和RKS状态方程,水以及氨在P-R状态方程控制下模拟结果均与实验值更接近;特别地,P-R状态方程更适合描述氨.为验证该模型处理两相问题的能力,利用该模型模拟不同温度下水以及氨在P-R状态方程控制下的界面密度梯度,所得的结果与经典的界面理论相符.为此,进一步探讨了气泡(液滴)与周围液体(气体)处于力平衡和热平衡时,气泡(液滴)内外压力差在不同温度下与其半径之间的关系,所得的结果满足Laplace定律,并得到了不同温度下水以及氨的表面张力,发现均与实验值符合得很好,且与表面张力临界理论甚为相符.

摘要：为研究岩石粗糙裂隙水力特性,建立了基于格子boltzmann的压力模型。通过对3组不同试件(平板光滑裂隙、矩形非吻合裂隙、随机隙宽裂隙)的模拟,拟合出流量与平均隙宽的关系。研究结果表明,在所计算的10种工况中,3组裂隙中的水流都接近于层流。只有平行光滑裂隙中的水流的流量与平均隙宽近似成立方关系,矩形非吻合裂隙和随机隙宽裂隙中的流量与平均隙宽呈现超立方关系。改变平均隙宽和进出口压力都会导致流量与平均隙宽的关系变化。同时,进出口压力的改变也会造成两者之间产生次立方关系。

摘要：采用单松弛不可压缩D3Q19格子boltzmann模型,自主开发了基于性能优化和MPI并行的程序包。程序通过合并碰撞迁移过程和引入临时数组以连续读入分布函数的优化处理,使程序计算性能得以大幅提高。并行程序在遵循负载均衡原则下采用单向区域分解,使用非阻塞通信模式进行数据交换,同时采用并行I/O以便各个进程同步进行I/O操作。通过对三维顶盖驱动流的数值模拟,验证了该程序的正确性及其并行效率。

摘要：采用格子boltzmann方法对可变形腔体内自然对流问题进行数值研究,给出平均努赛尔数的经验关系式.腔体左壁加热长度分为左壁面的整个区域(H)和左壁面的中间区域(0.5H)两种情况,右壁向外界环境开放,上下边界绝热且可以上下移动,以此调节右出口尺寸.主要研究瑞利数(10^4≤Ra≤10^6),右出口尺寸(1.0H≤L≤2.0H),左壁加热尺寸(Lh=0.5H或Lh=H)对腔体内等温线、流线、局部努塞尔数和平均努赛尔数的影响.结果表明:腔体内换热随着瑞利数的增大越来越强烈,表现为椭圆形准静止区域更加靠近上绝热壁,且热分层厚度逐渐变小,平均努赛尔数增加.而右出口尺寸的增加,对于两种加热尺寸下腔内的换热效果有不同程度影响,其中与加热尺寸为左壁面的全部区域Lh=H相比,加热尺寸为左壁面的中间情况Lh=0.5H时,右侧开口尺寸的增加对换热效果的影响不显著.此外,左壁加热尺寸为0.5H时显示出比加热尺寸为H时更高的平均传热效率.最后,针对不同的加热尺寸,提出加热面平均努赛尔数与Ra数及右壁面开口尺寸L^∗之间函数关系的经验预测,拟合效果满足工程实践与设计需要.

摘要：运用一种双分布函数多相格子boltzmann模型,对几种气泡运动进行数值模拟,并分析了模型本身。指出在使用模型进行分析计时应注意的一些问题。进一步对气泡上升过程中流场压力分布的分析,提出模型中浮力产生原理的假设,根据假设提出了计算气泡上浮时适当的引入浮力的方法。

摘要：采用新的描述气-液相变过程的格子boltzmann理论模型对大空间和水平管内流动沸腾现象进行模拟。观察到气泡随时间的变化不断长大,并在浮力和流体运动作用力影响下脱离壁面,以及气泡在液相上升过程发生碰撞、聚合等现象。进一步研究重力对水平管内各种流型的影响及水平方向加速度对大空间流动沸腾的影响,验证了该模型对复杂相变问题模拟的可行性。

摘要：介绍了在桌面计算机上利用格子boltzmann方法(LBM)与图形处理器(GPU)计算的发展背景,分析了LBM的标准形式及其天生并行特性的成因,介绍了所采用的CUDA编程模型及Kepler计算架构.为了验证桌面计算机上利用LBM的GPU计算的应用能力,对二维方柱绕流问题进行了数值模拟,并将模拟结果与有限体积法的计算结果进行对比.结果表明:对于方柱绕流问题,GPU计算的模拟计算效率约为CPU计算的3.4倍,桌面计算机上利用LBM的GPU计算具有一定的通用科学计算能力.

摘要：采用具有强局部特性的格子boltzmann方法(LBM)对多维介质中的中子输运过程进行模拟。同时,为了提高LBM计算的速度,应用了图形处理器(GPU)加速技术对LBM计算过程进行了并行加速。典型中子输运问题的数值模拟结果表明,LBM能准确的模拟中子输运问题,同时GPU加速技术能有效的提高LBM的计算效率。二者的结合能够实现中子输运问题的高效准确计算。

摘要：基于Suzuki等人提出的浸没边界-格子boltzmann方法,采用作用力格子boltzmann模型,提出了一种改进的浸没格子boltzmann算法。对比相同计算循环次数的圆柱绕流仿真结果发现,改进算法通过提高流场速度分布函数的计算精度来简化流固边界表面作用力计算方法,避免了使用迭代计算,简化了计算流程,使得在低雷诺数定常流动圆柱绕流仿真时,圆柱绕流流线的对称性得到了保证,计算更为稳定,且计算效率得到了显著提高。在定常流与非定常流的圆柱绕流仿真应用中,论文计算结果与其他文献中的结果吻合较好,表明了改进算法的有效性。

摘要：提出了一种新的描述气液相变过程的格子boltzmann理论模型,并利用该模型对液化和蒸发过程进行了模拟.对液化过程的计算结果表明,气相的体积分数、液相和气相的密度与理论解的最大相对误差分别为1.18%、0.23%、0.32%,而蒸发过程的计算结果相应的最大相对误差分别为0.08%、0.48%、0.20%,较前人研究的结果更接近理论解.为进一步验证该模型模拟复杂相变问题的可行性,利用该模型对池内沸腾和垂直管道中的流动沸腾现象进行了模拟,观察到气泡随时间变化不断长大,气泡受浮升力的影响脱离壁面,以及气泡在液相中上升时发生碰撞、聚合等现象.