自然对流问题的有限体积格子Boltzmann方法和气体动理论BGK格式混合数值算法研究开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

自然对流是属于流体力学中对流换热的一类重要换热流动。自然对流是由流体冷热各部分的密度不同而引起流体的一种流动。就机械设计制造及其自动化尤其是港口机械方向而言,自然对流问题与我们的科学研究和工程应用息息相关,例如港口的各种液压设备中液体的自然对流,机械运转通道中燃料组件的自然对流等等,处理好自然对流的相关问题可以有效的处理和解决机械工程中发生的相应问题。本项目拟针对自然对流问题,研究和建立一种结合有限体积格子boltzmann方法和气体动理论格式优势的新型高效、高精度的数值模拟方法,为机械工程以及流动研究中的自然对流问题的研究和模拟提供新型可靠的工具。

格子boltzmann方法(lbm)是近几十年来国际上发展起来的一种流体体系系统建模和模拟的新方法。目前的lbm的研究设计数学,物理,力学等多门学科领域。在工程传热传质问题;渗流,气固两相流以及流-固耦合;微尺度流动等等方面被广泛应用。lbm早已从纯粹的理论研究迈向了工程实际应用方面。

格子boltzmann方法源于格子气自动机(lga)方法,lbm方法是为了解决lga具有统计噪声,碰撞算子的指数复杂性,不满足伽利略不变性等缺点而发展起来的。

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2. 研究的基本内容与方案

1)研究内容

  1. 针对自然对流问题的特点,建立求解温度场的气体动理论bgk模型;

  2. 基于所建立的气体动理论bgk模型的特征解,建立温度场求解的气体动理论bgk格式;

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    3. 研究计划与安排

    1)2019.01---2019.03:

    文献查阅与资料阅读,并翻译相关的英文资料;

    2)2019.03---2019.04

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    4. 参考文献(12篇以上)

    [1] 郭照立,郑楚光. 格子boltzmann方法的原理及应用. 科学出版社,2008.

    [2] 李元香. 格子气自动机 清华大学出版社,1994.

    [3] 刘方, 翁庙成, 龙天渝. cfd基础及应用 重庆大学出版社,2015.

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