格子Boltzmann方法

摘要： 为了预测鱼类游泳问题的流动演变,开发了一种基于浸入边界格子玻尔兹曼方法的流动求解器。采用基于隐式边界力校正框架的灵活迭代算法降低计算成本和内存。在确定边界节点的速度修正后动量力由简单的直接力公式描述,无需复杂的积分计算。使用所提出的流动求解器,分析了鱼引起的动态失速涡与非定常流动中的传入涡之间的流体动力学相互作用。数值模拟结果揭示了鱼类利用涡流增强自身水动力性能的机制。优越的游泳性能源于“合并涡流”与鱼尾运动之间的相对运动,相互作用由相位差控制。“合并涡”的形成条件成为鱼类利用涡流提高游泳性能的关键因素。进一步讨论了运动主要成分的影响。根据数值模拟结果得出结论,横向平移在推进中起着至关重要的作用,而与旋转和头部运动相结合的身体起伏降低了运动成本。

摘要： 采用浸没边界格子Boltzmann (immersed boundary-lattice Boltzmann, IB-LB)模型执行动边界绕流数值模拟时,信息交互界面和边界力计算格式直接影响流动求解器的数值精度和计算效率.基于隐式扩散界面,一种改进的直接力格式IB-LB模型被提出.边界力表达式基于欧拉/拉格朗日变量同一性准则推导,转换矩阵描述的信息交互界面耦合了拉格朗日节点间的非同步运动.采用Richardson迭代数值求解关联边界力与无滑移速度约束的线性方程组,不仅克服了传统速度修正格式中矩阵求逆引起的计算效率问题,而且摆脱了算法稳定性对拉格朗日点分布的依赖.根据解析解已知的Taylor-Green涡流评估本文模型的数值模拟精度,结果表明改进的IB模型能够完整保留背景LB模型的二阶数值精度.静止圆柱和振荡圆柱绕流数值实验结果表明,当前模型在涉及复杂外形和运动界面的流动模拟中能够提供可靠的数值预测,满足力同一性的IB-LB模型能够有效抑制非定常流体力的伪物理震荡.波动翼型绕流模拟验证了当前模型的实用性,可在大变形柔性体流固耦合动力学问题中进一步推广.

摘要： 研究前飞来流和侧风对单旋翼植保无人机下洗流场的影响。利用格子Boltzmann方法的自适应壁面局部涡(WALE)黏度模型数值模拟CopterWorks AF25B型单旋翼油动力植保无人直升机下洗流场。通过数值模拟不同前飞和侧风速度,研究在不同前飞来流和侧风速度对单旋翼植保无人机下洗流场的影响。结果分析表明:前飞来流方向与形成的前侧涡尾迹旋向相反进而两者流速抵消是下洗流场具有抗风性的重要原因之一。在单旋翼植保无人机前飞高度一定时,前飞速度从3 m/s增大到7 m/s,下洗流场倾斜角度增大116.67%,倾斜角度达到71°,且还会发生二次偏移。下洗流场流速呈“M”形,前飞高度一定时,随着前飞速度的增加,下洗流场的两侧峰值流速间距将缩小,峰值速度出现位置与旋翼轴心距离将增大。在侧风影响的相同前飞高度和前飞速度情况下,单旋翼植保无人机下洗流场随着侧风的增大出现不同角度的偏转,且角度与侧风速度成正比。下洗流场流动结构与无侧风时相同,都呈“U”形结构;在前飞高度和速度不变情况下,不同侧风速度时下洗流场x轴偏移量服从二阶规律。为进一步研究受下洗流场影响的雾滴基本特性奠定基础和指导喷洒作业路径规划。

摘要： 燃料电池是一种可以替代传统能源的发展中新能源,具有效率高、环境友好等优点。其中两相流动的宏观动力学行为往往伴随着相变、界面的产生、合并运动等物理过程,传统的流体力学方法难以模拟这种复杂的流体系统。介绍了介观尺度的格子Boltzmann方法,阐述了两相流模型及其进展情况,论述了格子Boltzmann方法在气液两相界面动力学的应用。结果表明,格子Boltzmann方法是研究两相流动的有效手段,可以实时动态分析和模拟两相流动,获得清晰的两相界面信息,这些研究为更加复杂的多相流动提供了有力的分析手段和理论基础。

摘要： Ostwald熟化(ripening)是指局部热力学平衡状态下,颗粒/液滴/气泡系统为了减小界面能而自发地进行颗粒群尺度分布调整的过程,具有重要研究价值.针对目前数值模拟研究不充分的现状,本文采用格子Boltzmann方法,对相变速率主控的二维蒸气泡系统演化开展了数值模拟研究.模拟结果与本文推导的二维气泡群演化标度律符合较好,证实了格子Boltzmann方法对复杂相变-物质输运过程捕捉的准确性.研究同时表明,蒸气泡系统演化过程中物质输运为液相压力不平衡所驱动,并且在小气泡“溃灭”过程中水动力学作用会影响气泡群半径分布函数的局部细节;气-液状态方程参数对熟化过程的影响效果分析显示,气液两相比内能差是驱动相变的核心要素,此差异越大相变速率越快,该结论进一步诠释了化学势驱动熟化过程的物理图像.

摘要： 采用格子Boltzmann方法研究了孔隙尺度下多孔介质内含流固溶解反应的互溶驱替过程,重点研究了被驱替流体与驱替流体黏性差异较大的情况下,溶解反应引起的多孔介质内部结构变化对驱替过程的影响;定量分析了不同达姆科勒数及佩克莱数下多孔介质孔隙率和驱替过程驱替效率随时间的演变.研究结果表明:达姆科勒数较大时,溶解反应的发生会在多孔介质内部生成虫洞,导致一部分被驱替流体不能被波及,驱替流体沿虫洞离开多孔介质,造成驱替效率的减少.在此基础上,随着达姆科勒数的增大,孔隙率变化越大,生成的虫洞越宽,最终驱替效率变大,但仍小于无溶解反应时的驱替效率;随着佩克莱数的增大,指进增长速度越快,孔隙率变化越小,驱替效率越小.

摘要： 反应堆堆芯内部存在多种不同物理场之间的相互作用和反馈,对其准确模拟需要考虑这些物理过程之间的耦合。为了降低堆芯核-热-流耦合模拟的实现难度,消除不同物理场之间的外部插值过程,本文构建了核-热-流耦合模拟的格子Boltzmann方法(LBM),将中子输运(包括S_(N)方程、SP_(3)方程以及扩散方程)、考虑燃料流动效应的缓发中子先驱核守恒方程以及流动传热方程统一到相似的LBM格式下,采用统一的LBM碰撞-迁移过程进行求解,有效降低了堆芯多物理耦合模拟的实现难度。计算结果表明:本文建立的核-热-流耦合LBM模型对不同雷诺数下的流动效应均能准确模拟,同时温度反馈在高温熔盐堆低速流动条件下有较为明显的影响,不能忽略;提高堆芯熔盐流速能够有效地展平功率及温度分布。

摘要： 采用最近提出的格子Boltzmann方法,在具有规则排列的锥形结构表面模拟了核态沸腾。结果表明,在锥形结构的表面,障碍物角点处的液体先发生相变,相变只会发生在障碍物形成的凹槽内及角点处。与矩形结构表面相比,在锥形结构表面形成的气泡会完全从壁面脱离。另一方面,对比了不同表面结构间距和结构尺寸对气泡生长和传热性能的影响。当结构间距较大时,气泡从壁面脱离较早,壁面的核态沸腾换热性能较好,也具有较高的临界热流密度。当结构尺寸较大时,气泡从壁面脱离较晚,壁面换热性能变差,临界热流密度减小。

摘要： 采用介观格子Boltzmann方法模拟界面张力作用下三维流体界面的Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性的增长过程,主要分析表面张力对流体界面动力学行为及尖钉和气泡后期增长的影响机制.首先发现三维RT不稳定性的发生存在临界表面张力(σc),其值随着流体Atwood数的增大而增大,且数值预测值与理论分析结果σc=(ρh−ρl)g/k^(2)一致.另外,随着表面张力的增大,不稳定性演化过程中界面卷吸程度和结构复杂性逐渐减弱,系统中界面破裂形成离散液滴的数目也显著减少.相界面的后期动力学行为也从非对称发展转向始终保持关于中轴线对称.尖钉与气泡振幅在表面张力较小时对其变化不显著,当表面张力增大到一定值后,可以有效地抑制尖钉与气泡振幅的增长.进一步发现,高雷诺数三维RT不稳定性在不同表面张力下均经历4个不同的发展阶段:线性阶段、饱和速度阶段、重加速和混沌混合阶段.尖钉与气泡在饱和速度阶段以近似恒定的速度增长,其渐进速度的值与修正的势流理论模型结果一致.受非线性Kelvin-Helmholtz旋涡的剪切作用,尖钉与气泡随后的增长被加速,导致在重加速阶段的演化速度超过势流模型的解析解.重加速阶段不能持续发展下去,尖钉与气泡在不稳定性后期的增长速度会随时间上下波动,这表明不稳定性的演化进入了混沌混合阶段.通过数值分析,证实了三维RT不稳定性在后期的混沌混合阶段具有二次增长的规律,并且尖钉与气泡增长率总体上随着表面张力的增大而逐渐减少.

摘要： 基于格子Boltzmann方法,对液滴撞击不同湿润性节流孔板表面进行了数值模拟.主要研究了在液滴撞击过程中,Weber数(We)、孔板表面湿润性和孔板尺寸对液滴通过孔板时不同状态的影响.数值模拟结果表明:孔板为亲水特性时,在较低We下,液滴不会与孔板表面脱离,而是附着在孔板下表面,并且在毛细作用下液滴会在孔道中上升一段距离,形成液塞现象,在较高We下,液滴会穿过孔板,并发生破裂现象;孔板为疏水特性时,在较低We下,液滴无法穿过孔板,且无法迁移至下表面,最终稳定在孔板孔道上,在较高We下,液滴能穿过孔板,穿过时会发生破裂,孔板上表面会残留液滴.改变孔板尺寸发现,在较小的孔板孔径以及较厚的孔板厚度下,液滴不易通过.

摘要： 研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义.基于格子Boltz-mann方法(LBM)-离散单元法(DEM)的数学模型,综合考虑固体运动对流场的影响,气相采用修正后的格子Boltzmann方程计算,颗粒-颗粒以及颗粒-壁面之间的碰撞采用离散单元法软球模型,颗粒所受气体曳力采用Gidaspow曳力模型,流固耦合基于牛顿第三定律,从介观角度深入剖析了多孔射流稠密气固流化床内流动机理.采用Fortran语言编程对上述模型进行求解,通过复现气泡在鼓泡床中的演化过程,有效验证了LBM-DEM耦合模型的准确性.研究了单喷口系统与多喷口系统在不同射流速度下的空隙率、颗粒拟温度、床层膨胀高度以及颗粒动能与势能等典型参数变化.结果表明:单喷口射流气速增加时,气体对颗粒的携带能力增强,喷泉区扩大,床内空隙率分布增大,速度脉动变大,颗粒拟温度升高,床层膨胀高度提高;而在多喷口系统中,相邻喷口间存在较强的横向扰动,在床层底部喷泉区出现明显射流合并,位于中心射流区域的颗粒获得较高动量,啧口数的增加使得床层膨胀高度提高27.50％,时均空隙率范围扩大,颗粒拟温度升高,且射流合并高度随喷口数量的增加而降低28.57％,颗粒势能增加66.07％,动能减少48.48％.以上分析结果表明基于修正格子Boltzmann方法与离散单元法相结合的耦合模型可以作为分析稠密气固两相流内在机理的有效工具.

摘要： 研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义.基于格子Boltz-mann方法(LBM)-离散单元法(DEM)的数学模型,综合考虑固体运动对流场的影响,气相采用修正后的格子Boltzmann方程计算,颗粒-颗粒以及颗粒-壁面之间的碰撞采用离散单元法软球模型,颗粒所受气体曳力采用Gidaspow曳力模型,流固耦合基于牛顿第三定律,从介观角度深入剖析了多孔射流稠密气固流化床内流动机理.采用Fortran语言编程对上述模型进行求解,通过复现气泡在鼓泡床中的演化过程,有效验证了LBM-DEM耦合模型的准确性.研究了单喷口系统与多喷口系统在不同射流速度下的空隙率、颗粒拟温度、床层膨胀高度以及颗粒动能与势能等典型参数变化.结果表明:单喷口射流气速增加时,气体对颗粒的携带能力增强,喷泉区扩大,床内空隙率分布增大,速度脉动变大,颗粒拟温度升高,床层膨胀高度提高;而在多喷口系统中,相邻喷口间存在较强的横向扰动,在床层底部喷泉区出现明显射流合并,位于中心射流区域的颗粒获得较高动量,啧口数的增加使得床层膨胀高度提高27.50％,时均空隙率范围扩大,颗粒拟温度升高,且射流合并高度随喷口数量的增加而降低28.57％,颗粒势能增加66.07％,动能减少48.48％.以上分析结果表明基于修正格子Boltzmann方法与离散单元法相结合的耦合模型可以作为分析稠密气固两相流内在机理的有效工具.

摘要： 研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义.基于格子Boltz-mann方法(LBM)-离散单元法(DEM)的数学模型,综合考虑固体运动对流场的影响,气相采用修正后的格子Boltzmann方程计算,颗粒-颗粒以及颗粒-壁面之间的碰撞采用离散单元法软球模型,颗粒所受气体曳力采用Gidaspow曳力模型,流固耦合基于牛顿第三定律,从介观角度深入剖析了多孔射流稠密气固流化床内流动机理.采用Fortran语言编程对上述模型进行求解,通过复现气泡在鼓泡床中的演化过程,有效验证了LBM-DEM耦合模型的准确性.研究了单喷口系统与多喷口系统在不同射流速度下的空隙率、颗粒拟温度、床层膨胀高度以及颗粒动能与势能等典型参数变化.结果表明:单喷口射流气速增加时,气体对颗粒的携带能力增强,喷泉区扩大,床内空隙率分布增大,速度脉动变大,颗粒拟温度升高,床层膨胀高度提高;而在多喷口系统中,相邻喷口间存在较强的横向扰动,在床层底部喷泉区出现明显射流合并,位于中心射流区域的颗粒获得较高动量,啧口数的增加使得床层膨胀高度提高27.50％,时均空隙率范围扩大,颗粒拟温度升高,且射流合并高度随喷口数量的增加而降低28.57％,颗粒势能增加66.07％,动能减少48.48％.以上分析结果表明基于修正格子Boltzmann方法与离散单元法相结合的耦合模型可以作为分析稠密气固两相流内在机理的有效工具.

摘要： 研究喷动床内颗粒的流动特性对于喷动床的设计和优化具有重要意义.基于格子Boltz-mann方法(LBM)-离散单元法(DEM)的数学模型,综合考虑固体运动对流场的影响,气相采用修正后的格子Boltzmann方程计算,颗粒-颗粒以及颗粒-壁面之间的碰撞采用离散单元法软球模型,颗粒所受气体曳力采用Gidaspow曳力模型,流固耦合基于牛顿第三定律,从介观角度深入剖析了多孔射流稠密气固流化床内流动机理.采用Fortran语言编程对上述模型进行求解,通过复现气泡在鼓泡床中的演化过程,有效验证了LBM-DEM耦合模型的准确性.研究了单喷口系统与多喷口系统在不同射流速度下的空隙率、颗粒拟温度、床层膨胀高度以及颗粒动能与势能等典型参数变化.结果表明:单喷口射流气速增加时,气体对颗粒的携带能力增强,喷泉区扩大,床内空隙率分布增大,速度脉动变大,颗粒拟温度升高,床层膨胀高度提高;而在多喷口系统中,相邻喷口间存在较强的横向扰动,在床层底部喷泉区出现明显射流合并,位于中心射流区域的颗粒获得较高动量,啧口数的增加使得床层膨胀高度提高27.50％,时均空隙率范围扩大,颗粒拟温度升高,且射流合并高度随喷口数量的增加而降低28.57％,颗粒势能增加66.07％,动能减少48.48％.以上分析结果表明基于修正格子Boltzmann方法与离散单元法相结合的耦合模型可以作为分析稠密气固两相流内在机理的有效工具.

摘要： 研究方腔中的非稳态耦合自然对流具有重要的理论意义,因为其在流体动力学和传热领域的工程应用中广泛存在.然而,此前大多数关于该主题的工作是基于“伪固体比热”方法,这对于稳态问题和热容在不同介质之间保持不变的情况是有效的.在本工作中,采用一种结合了热容效应的改进格子Boltzmann模型来模拟具有周期性变化左侧壁温度方腔中的耦合自然对流.此外,还分析了几个参数的影响,如瑞利数,导热率,固液相热容比值,温度变化周期和温度变化幅度对流体流动和传热的影响.此外,为了提高计算效率,使用NVIDIA的CUDA在图形处理单元(GPU)上执行所有模拟.根据目前的模拟结果,观察到腔内涡流和流线的分布很大程度上取决于瑞利数和脉动温度;瑞利数的增加可以增强瞬态和全局传热;增加流体与固体壁的热容比只能增强瞬态传热,特别是当它大于1时,但是对整体传热没有影响;温度变化周期的减少可以增强瞬态传热,但它会略微削弱整体传热;温度变化幅度的增加可以增强瞬态传热,并略微加强整体传热;此外,发现固体与流体导热率的增加可以使传热性能变得更好.

摘要： 研究方腔中的非稳态耦合自然对流具有重要的理论意义,因为其在流体动力学和传热领域的工程应用中广泛存在.然而,此前大多数关于该主题的工作是基于“伪固体比热”方法,这对于稳态问题和热容在不同介质之间保持不变的情况是有效的.在本工作中,采用一种结合了热容效应的改进格子Boltzmann模型来模拟具有周期性变化左侧壁温度方腔中的耦合自然对流.此外,还分析了几个参数的影响,如瑞利数,导热率,固液相热容比值,温度变化周期和温度变化幅度对流体流动和传热的影响.此外,为了提高计算效率,使用NVIDIA的CUDA在图形处理单元(GPU)上执行所有模拟.根据目前的模拟结果,观察到腔内涡流和流线的分布很大程度上取决于瑞利数和脉动温度;瑞利数的增加可以增强瞬态和全局传热;增加流体与固体壁的热容比只能增强瞬态传热,特别是当它大于1时,但是对整体传热没有影响;温度变化周期的减少可以增强瞬态传热,但它会略微削弱整体传热;温度变化幅度的增加可以增强瞬态传热,并略微加强整体传热;此外,发现固体与流体导热率的增加可以使传热性能变得更好.

摘要： 研究方腔中的非稳态耦合自然对流具有重要的理论意义,因为其在流体动力学和传热领域的工程应用中广泛存在.然而,此前大多数关于该主题的工作是基于“伪固体比热”方法,这对于稳态问题和热容在不同介质之间保持不变的情况是有效的.在本工作中,采用一种结合了热容效应的改进格子Boltzmann模型来模拟具有周期性变化左侧壁温度方腔中的耦合自然对流.此外,还分析了几个参数的影响,如瑞利数,导热率,固液相热容比值,温度变化周期和温度变化幅度对流体流动和传热的影响.此外,为了提高计算效率,使用NVIDIA的CUDA在图形处理单元(GPU)上执行所有模拟.根据目前的模拟结果,观察到腔内涡流和流线的分布很大程度上取决于瑞利数和脉动温度;瑞利数的增加可以增强瞬态和全局传热;增加流体与固体壁的热容比只能增强瞬态传热,特别是当它大于1时,但是对整体传热没有影响;温度变化周期的减少可以增强瞬态传热,但它会略微削弱整体传热;温度变化幅度的增加可以增强瞬态传热,并略微加强整体传热;此外,发现固体与流体导热率的增加可以使传热性能变得更好.

摘要： 研究方腔中的非稳态耦合自然对流具有重要的理论意义,因为其在流体动力学和传热领域的工程应用中广泛存在.然而,此前大多数关于该主题的工作是基于“伪固体比热”方法,这对于稳态问题和热容在不同介质之间保持不变的情况是有效的.在本工作中,采用一种结合了热容效应的改进格子Boltzmann模型来模拟具有周期性变化左侧壁温度方腔中的耦合自然对流.此外,还分析了几个参数的影响,如瑞利数,导热率,固液相热容比值,温度变化周期和温度变化幅度对流体流动和传热的影响.此外,为了提高计算效率,使用NVIDIA的CUDA在图形处理单元(GPU)上执行所有模拟.根据目前的模拟结果,观察到腔内涡流和流线的分布很大程度上取决于瑞利数和脉动温度;瑞利数的增加可以增强瞬态和全局传热;增加流体与固体壁的热容比只能增强瞬态传热,特别是当它大于1时,但是对整体传热没有影响;温度变化周期的减少可以增强瞬态传热,但它会略微削弱整体传热;温度变化幅度的增加可以增强瞬态传热,并略微加强整体传热;此外,发现固体与流体导热率的增加可以使传热性能变得更好.

摘要： 研究方腔中的非稳态耦合自然对流具有重要的理论意义,因为其在流体动力学和传热领域的工程应用中广泛存在.然而,此前大多数关于该主题的工作是基于“伪固体比热”方法,这对于稳态问题和热容在不同介质之间保持不变的情况是有效的.在本工作中,采用一种结合了热容效应的改进格子Boltzmann模型来模拟具有周期性变化左侧壁温度方腔中的耦合自然对流.此外,还分析了几个参数的影响,如瑞利数,导热率,固液相热容比值,温度变化周期和温度变化幅度对流体流动和传热的影响.此外,为了提高计算效率,使用NVIDIA的CUDA在图形处理单元(GPU)上执行所有模拟.根据目前的模拟结果,观察到腔内涡流和流线的分布很大程度上取决于瑞利数和脉动温度;瑞利数的增加可以增强瞬态和全局传热;增加流体与固体壁的热容比只能增强瞬态传热,特别是当它大于1时,但是对整体传热没有影响;温度变化周期的减少可以增强瞬态传热,但它会略微削弱整体传热;温度变化幅度的增加可以增强瞬态传热,并略微加强整体传热;此外,发现固体与流体导热率的增加可以使传热性能变得更好.

摘要： 研究方腔中的非稳态耦合自然对流具有重要的理论意义,因为其在流体动力学和传热领域的工程应用中广泛存在.然而,此前大多数关于该主题的工作是基于“伪固体比热”方法,这对于稳态问题和热容在不同介质之间保持不变的情况是有效的.在本工作中,采用一种结合了热容效应的改进格子Boltzmann模型来模拟具有周期性变化左侧壁温度方腔中的耦合自然对流.此外,还分析了几个参数的影响,如瑞利数,导热率,固液相热容比值,温度变化周期和温度变化幅度对流体流动和传热的影响.此外,为了提高计算效率,使用NVIDIA的CUDA在图形处理单元(GPU)上执行所有模拟.根据目前的模拟结果,观察到腔内涡流和流线的分布很大程度上取决于瑞利数和脉动温度;瑞利数的增加可以增强瞬态和全局传热;增加流体与固体壁的热容比只能增强瞬态传热,特别是当它大于1时,但是对整体传热没有影响;温度变化周期的减少可以增强瞬态传热,但它会略微削弱整体传热;温度变化幅度的增加可以增强瞬态传热,并略微加强整体传热;此外,发现固体与流体导热率的增加可以使传热性能变得更好.

摘要： 本发明实施例公开了一种适用于格子Boltzmann方法的直角网格自适应建模方法，该方法包括：S101：将根网格单元划分成直角子网格单元以获得包括初始物面网格和初始流场网格的初始网格；S102：对初始物面网格进行直角网格自适应处理以获得最终自适应物面网格，并与初始流场网格一起作为初始计算网格；S103：基于当前计算网格并采用格子Boltzmann方法进行流场求解，以获得当前流场计算结果，并基于当前流场计算结果获得流场计算自适应参量；S104：判断所有的流场计算自适应参量是否都小于第一设定阈值；S105：若是，则将当前流场计算结果作为最终流场计算结果，若否，则对当前流场网格进行一次直角网格自适应处理并与最终自适应物面网格一起作为新的计算网格并返回S103。

摘要： 本发明提出了一种基于精细中子时空动力学格子Boltzmann方法的GPU加速方法，属于核反应堆设计及安全分析技术领域。所述方法为：在多核GPU设备上采用格子Boltzmann方法对非均匀堆芯进行扩散计算得到稳态条件下核反应堆不同空间位置、不同能群中的中子注量率分布以及缓发中子先驱核浓度分布；然后，采用格子Boltzmann方法求解准静态时空动力学方程，得到不同时刻下中子标量注量率的时空分布情况以及缓发中子先驱核浓度在不同时刻不同位置的分布。本发明所述加速方法能降低反应堆大规模并行计算的难度，同时大幅度提高反应堆中子时空动力学问题的计算速度；消除了传统方法实现复杂、成本高、加速效率不高的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种基于格子Boltzmann方法的并行CFD方法。该方法能针对各种复杂的物体并行地进行流体力学的计算与分析，其特点在于引入了适合于格子Boltzmann方法的并行分布式网格剖分方法，使得网格剖分时间大大缩短，同时根据的分布式计算机体系结构，构建了减少格子Boltzmann方法在并行迭代计算中的通信量算法，加速了迭代的速度，提高了算法的可扩展性，使得格子Boltzmann方法适用于大规模计算。大量的数值实验证明了该并行计算方法具有良好的可扩展性，并且更加适合于超大规模的计算系统。

摘要： 本发明公开了一种基于格子Boltzmann方法的问题求解环境(PSE)设计方法。该设计建立一种友好的用户界面，交互式的对问题进行定义并确定计算参数；提供方便快捷的计算参数的上传、网格剖分前处理、计算内核的启动和计算结果的下载方法；计算内核采用分布式的网格剖分与具有高可扩展性的并行方式迭代计算；PSE设计中拥有了简单快捷的计算结果的后处理：将复杂、抽象的数据转换为人们易于理解和更便于进行问题结果分析的图像和视频文件，并将数值模拟的图像和视频展示出来。

摘要： 本发明公开了一种基于颗粒离散元与格子Boltzmann的压缩渗透试验数值模拟方法，该方法包括以下步骤：S1、开展砂雨法与拟振动压实法的三维颗粒离散元模拟，制备不同相对密实度的虚拟压缩试样；S2、对虚拟压缩试样逐级施加轴向压力，进行侧限压缩试验的三维颗粒离散元数值模拟，得到各级压力下压缩稳定后的离散元数值模型；S3、对各级压力压缩后的离散元数值模型分别进行切片，并对切片图像进行处理，建立对应的孔隙结构模型；S4、针对建立的孔隙结构模型开展渗流的格子Boltzmann数值模拟。本发明克服了现有室内压缩渗透试验技术的不足，且原理简单、实施方便、计算效率高、应用效果好，验证了基于颗粒离散元与格子Boltzmann的压缩渗透试验数值模拟方法的可行性和优越性。

摘要： 本发明公开了基于Python用格子Boltzmann方法进行激光粉末床熔化过程的模拟方法，完全依托Python语言及Numpy、Mayavi等扩展包实现建模、计算和数据可视化的全过程。与传统CFD方法不同，此方法无需基于连续性假设，只需将运算点视为可相互碰撞‑传递的粒子，能够高效的求解且可通过Python代码高度灵活的定制模拟需求。本发明的数值模拟方法，提供了新思路，得到了打印过程中轮廓扫描对实体扫描的影响以及在激光转角处的温度场以及流场情况，为工艺参数的优化提供参考，同时作为一种高效的数值模拟方法，旨在为单层多道激光粉末床熔化过程熔池的温度场和流场分析提供一种新型解决方案。

摘要： 本发明实施例公开了一种适用于格子Boltzmann方法的直角网格自适应建模方法，该方法包括：S101：将根网格单元划分成直角子网格单元以获得包括初始物面网格和初始流场网格的初始网格；S102：对初始物面网格进行直角网格自适应处理以获得最终自适应物面网格，并与初始流场网格一起作为初始计算网格；S103：基于当前计算网格并采用格子Boltzmann方法进行流场求解，以获得当前流场计算结果，并基于当前流场计算结果获得流场计算自适应参量；S104：判断所有的流场计算自适应参量是否都小于第一设定阈值；S105：若是，则将当前流场计算结果作为最终流场计算结果，若否，则对当前流场网格进行一次直角网格自适应处理并与最终自适应物面网格一起作为新的计算网格并返回S103。

摘要： 本发明提出了一种基于精细中子时空动力学格子Boltzmann方法的GPU加速方法，属于核反应堆设计及安全分析技术领域。所述方法为：在多核GPU设备上采用格子Boltzmann方法对非均匀堆芯进行扩散计算得到稳态条件下核反应堆不同空间位置、不同能群中的中子注量率分布以及缓发中子先驱核浓度分布；然后，采用格子Boltzmann方法求解准静态时空动力学方程，得到不同时刻下中子标量注量率的时空分布情况以及缓发中子先驱核浓度在不同时刻不同位置的分布。本发明所述加速方法能降低反应堆大规模并行计算的难度，同时大幅度提高反应堆中子时空动力学问题的计算速度；消除了传统方法实现复杂、成本高、加速效率不高的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种基于格子Boltzmann方法的并行CFD方法。该方法能针对各种复杂的物体并行地进行流体力学的计算与分析，其特点在于引入了适合于格子Boltzmann方法的并行分布式网格剖分方法，使得网格剖分时间大大缩短，同时根据的分布式计算机体系结构，构建了减少格子Boltzmann方法在并行迭代计算中的通信量算法，加速了迭代的速度，提高了算法的可扩展性，使得格子Boltzmann方法适用于大规模计算。大量的数值实验证明了该并行计算方法具有良好的可扩展性，并且更加适合于超大规模的计算系统。

摘要： 本发明公开了一种适用于格子Boltzmann方法的多重笛卡尔网格生成方法。该方法能对任何复杂几何的物体的内部或外部生成多重笛卡尔网格，其步骤如下：A、根据用户是要求设置多重笛卡尔网格的参数；B、计算生成最粗的单重网格，并利用射线法判断网格单元中心与物体的相对位置，如果在内部就删除该网格单元，如果在物体边界上则计算网格单元中心到边界的距离（该距离在LBM方法中将要使用）；C、逐层地从物体表面开始对网格进行加密，生成的子网格单元也需要判断与物体的相对位置，如果在内部就删除该子网格单元，如果在物体边界上则计算子网格单元中心到边界的距离，最后搜索形成子网格的邻居信息。通过上面的步骤最终形成多重的笛卡尔网格。