格子Boltzmann方法三种边界格式的对比分析

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中分别使用半步长反弹、非平衡反弹、以及非平衡外推三种边界处理格式，并得到了不同格式对应的流线分
布，函数最小值、流涡心坐标、几何中心线速度分布等。通过将所得结果与基准解进行比较，三种边界格式就
的计算效率，计算精度、以及计算稳定性等方面进行了讨论和分析，ＬＭ计算中边界格式的选择提供了有为Ｂ
Ａｂｔａｔｎｔｉｐｐｒｗｏｄｍｅｓｏａｉ－ｒｅａｉｏｓｓｌａｅｙｌｔｃｌｍａｎｍｅｈｄＴｒｅｂｕｄｒｓｒｃ：Ｉｈｓａｅ，ｔ－ｉｎｉｎｌｌｄｉｎｃｖｔｆｗｉｉｄｖｙｌｍｕｔｄｂａｔｅＢｏｔｎｔｏ．ｈｅｏｎａｙｉｚ
益的参考。关键词：格子Ｂｈｍａｎ方法；ｏｚｎ边界处理格式；半步长反弹格式；非平衡反弹格式；非平衡外推格式中图分类号：７７１０５．文献标识码：Ａ文章编号：０７４１（０２０ — ０８０１０－４４２１）１０１ — ５ＴｅｉｍｐｒｔｅａａｙｉｆｔｒｅｂｕｄｒｃｅａｅｉＩｔｅｌｍａｎｍｅｈｄｈｏａａｉｎｌｓｏｅｏｎａｙｓｈｍｅｂｓｄＯｌａｆｅＢｏｔ：ｖｓｈｉｚｎｔｏ
ｂｕｄｒｃｅｅｅｔｇｉＢＭｉｌｔｎｏｎａｙｓｈｍｅｓｌｃｉＬｎｎｓｍｕａｉ．ｏ
Ｋｅｒｓ：ｌｔｃｏｔｍａｎｍｅｈｄｙｗｏｄａｔｅＢｌｎｔｏ；ｂｕｄｒｃｅ；ｈｌ — ｙｂｕｃ —ｂｃｃｅ；ｎｎｑｉｂｉｍｏｃ —ｂｃｉｚｏｎａｙｓｈｍｅａｗａｏｎｅａｋｓｈｍｅｏｅｕｌｒｕｂｕｅａｋｆｉｎｓｈｍｅ；ｎｎｑｉｂｉｍｘｒｐｌｔｎｓｈｍｅｃｅｏｅｕｌｒｕｅ￣ｏｏｕａｏｏｉｅｅｔｓｈｍｅａｅｄｓｕｓｄｔｂＨｆｃｍｐｔｔｎｆｒｄｆｒｎｃｅｒｉｃｓｅ．ｗｈｃｒｘｅｔｄｔｍｄｄａｕｂｅｒｆｒｎｅｔｉｆｉｈａｅｅｐｃｅｏｐｅｖａｌｅｅｅｃｏｌ
研穷与分析
・
机械研究与应用・
格子Ｂｌｍａｎ方法三种边界格式的对比分析ｏｔｎｚ
刘连国，杨帆，宏光王
（上海理工大学能源与动力工程学院，上海２０９）００３
摘
要：采用格子Ｂｌｍｎ法（ａｉｅＢｌｍｎｔｏ—ＬＭ）ｏｚａｎ方ｔＬｔｃｏｚａｎＭｅｄＢ对二维顶盖驱动方腔流动进行数值模拟。在计算ｔｔｈ
ｓｈｍｅｏＢａｅｕｅｅｉｒｕｉｎｏｔａｌｅ，ｄｍｅｓｏｌｓｅｏｉｅｉｔｂｔｎ，ａｕｓｏｒａｆｎｔｎ，ａｃｅｆＬＭｒｓｄｔｇｔｄｓｉｔｆｓｅｍｎｓｉｎｉｎｅｓｖｌｃｔｓｄｓｒｕｉｏｔｂｏｒｉｉｉｏｖｅｆｔｅｍｕｃｉｌｓｏｓｗｌａｏａｏｆｅｔｘｃｎｅ，ｒｓｅｔｅｙｈｉｌａｉｎａｄｂｎｈｒｅｕｔｅｃｍｐｅｅｌｓｌｃｔｎｏｒｅｔｒｅｐｃｉｌ．Ｔｅｓｍｕｔｎｅｃｍａｋｒｓｌａｏａｄ，ａｄｅｃｅｃ，ｐｅｉｉｎｉｖｅｖｏｓｒｒｎｆｉｎｙｒｃｓ，ｉｏ
Ｌｉａｇｏ，ＹａａｕＬｉｎ－ｕｎｇＦｎ，ＷａｇＨｏｇｕｎｎｎ－ｇａｇ
（ｃｏｌｆｅｒｙａｄｐｗｒｎｉｅｎＳａｇａｎｅｉｒｃｎｅｎｃｎｌｙＳａｇａ００３Ｃｉ）Ｓｈｏｏｇｎｏｅｇｎｒｇ，ｈｎｈｉｉｒｔｆｉｃａｄｔｈｏｇ，ｈｎｈｉ０９，ｈｎｎｅｅｅｉｕｖｓｙｏｓｅｅｏ２ａ
１引言
格子Ｂｌｍａｎ方法（Ｂ是近年来迅速发展ｏｔｎｚＬＭ）
（ｅｔ））÷［（，（，］＋＝，一厂）￡＋，１（ｄ）
（）１
的一种新型数值计算方法。边界条件的处理是ＬＭＢ实施中一项非常关键的内容。实际计算表明：选取不同的边界条件会对数值计算的精度、稳定性以及效率产生很大影响。作为ＬＭ的一个基本问题，Ｂ边界条件的处理一直是流体力学一个重要的研究方面。根据边界条件的类型，可将之分为两类：压力边界和速度边界… ，其中的速度边界又可细分为：平直边界和曲面边界。笔者从经典的流体力学问题二维顶盖方腔流模拟人手，对三种平直边界格式进行对比和分析，ＬＭ计算中边界格式的选择提供了有益的参为Ｂ考。