Asymptotic analysis of the lattice Boltzmann method for generalized Newtonian fluid flows
本文对广义牛顿流体在D2 Q9格点上的两种不同BGK型碰撞机制下的格子玻尔兹曼方法进行了详细的渐近分析。与基于Chapman-Enskog展开导出的可压缩纳维-斯托克斯方程不同，我们的分析直接给出了不可压缩的Navier-Stokes方程，并揭示了格子Boltzmann解的某些重要特征.此外，我们的分析提供了一个理论基础，使用迭代计算的应变率张量，这是特别有意义的广义牛顿流体。作为一个副产品，一个看似新的结构条件的广义牛顿流体被挑出来。该条件读作“应力张量的大小随着剪切速率的增加而增加”。我们验证这个条件的所有现有的本构关系，这是我们已知的。此外，它可以直接将我们的分析扩展到MRT模型或三维晶格。
2013-09-30 physics.flu-dyn
Numerical simulation of blood with fluid-structure interactions using the lattice-Boltzmann method
这里介绍的流体动力学视频概述了多相细胞血流模拟的最新进展，通过直接数值模拟变形红细胞（RBC）通过几个数值实验证明。视频显示了各种数值模拟中的红细胞变形，红细胞悬浮液在剪切中的相对粘度，以及血液Hagen-Poiffille流的细胞耗尽壁层。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Shape changes and motion of a vesicle in a fluid using a lattice Boltzmann model
我们通过格子玻尔兹曼方法研究了红细胞在流体流动中的变形和运动。为此，引入弯曲刚度和各向同性膨胀的弹性模量，并与格子Boltzmann模拟相结合，并仔细检查膜两侧的膜流相互作用。我们发现，红细胞的静态双凹形状是相当稳定的，可以有效地抵抗其膜上的病变。此外，我们的模拟结果表明，在剪切流中，红细胞将高度扁平化，并进行坦克的运动。这一现象很早以前就被实验观察到了，但至今边界积分和奇异性方法仍无法解决这一问题。由于其内在的并行动力学，这种格子玻尔兹曼方法有望找到广泛的应用单和多囊泡悬浮液以及复杂的开放膜在各种流体流动的雷诺数范围很宽。
2007-01-12 physics.flu-dyn
A lattice Boltzmann study on Brownian diffusion and friction of a particle in a confined multicomponent fluid
本文研究了在热涨落存在下，一个小颗粒浸没在一个充满非理想多组分流体的正方形盒子中的扩散系数。我们的方法是基于数值积分的波动格子玻尔兹曼模型（LBM）的多组分混合物。在改变颗粒表面润湿性的情况下，测量了颗粒表面的均方位移（MSD），并与Stokes-Einstein理论的预测进行了比较。两个主要的设置进行了测试，包括周期性的边界条件和计算箱上实现的壁边界条件。我们发现，完整的周期性边界条件引起随机平流后，数百万的格子玻尔兹曼时间步长，而这种效果是减轻壁边界条件的存在。因此，当我们使用在约束存在下测量的适当的摩擦性质时，与斯托克斯-爱因斯坦关系的匹配得到保证。我们的研究结果将有助于探索纳米级应用与多组分流体使用LBM在热波动的存在下。(This论文发表于《Journal of Computational Science》）
2021-12-13 physics.flu-dyn
Fluid dynamics at arbitrary Knudsen on a base of Alexeev-Boltzmann equation: sound in a rarefied gas
本文从Alexeev广义Boltzmann动力学方程出发，利用重力场中分层气体的双侧分布函数，导出了流体力学型方程组。它被应用到超声波的传播和衰减的问题。所得到的系统的线性化版本进行了研究，并与Navier-Stokes在任意Knudsen数之一。本文探讨了稀薄气体中运动平面的产生问题，并与实验作了比较。在较宽的努森数范围内，预测的传播速度和衰减因子与实验结果吻合较好。
2006-08-11 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann model for non-ideal compressible fluid dynamics
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出一种新的 kinetic 模型及其格子玻尔兹曼实现，用于模拟非理想可压缩流体流动，通过 quasi-equilibrium 吸引器构造一致的修正项，确保正定和伽利略不变的纳维-斯托克斯耗散率，实现 Euler 和 Navier-Stokes 流体极限的准确再现。
2026-05-07 physics.flu-dyn
Pore-scale Simulation of Shear-Thinning Fluid Flow using Lattice Boltzmann Method
目前的工作试图确定流动和几何变量对比例因子的作用，比例因子是模拟多孔介质中非牛顿流体表观粘度的必要参数。将多孔介质微结构理想化为圆柱和方柱阵列，采用多弛豫时间格子玻尔兹曼方法对剪切变稀非牛顿流体流动进行孔隙尺度模拟。固体圆柱体的尺寸和内含物比率的变化产生了具有不同孔隙度和渗透率的宽范围的多孔介质。本研究还使用随机重建技术生成逼真的，随机的多孔微结构。对于每种情况，孔隙尺度流体流动模拟能够基于孔隙内计算的剪切速率计算等效粘度。研究表明，该比例因子与孔隙度、渗透率、弯曲度和渗流阈值有很强的相关性，在渗流阈值孔隙度处接近最大值。目前的调查量化，并提出有意义的相关性之间的比例因子和宏观性质的多孔介质。
2021-02-10 physics.flu-dyn
Quantum Carleman Lattice Boltzmann Simulation of Fluids
我们提出了一个教学介绍的量子计算算法的经典流体的模拟，基于Carleman线性化的第二个量子化版本的晶格动力学理论。对流体湍流的情况下的前景和局限性进行了讨论和评论。
2023-01-13 physics.flu-dyn quant-ph
Curvature estimation from a volume of fluid indicator function for the simulation of surface tension and wetting with a free surface lattice Boltzmann method
自由表面格子玻尔兹曼方法（FSLBM）是将流体力学格子玻尔兹曼方法（LBM）与流体体积（VOF）界面捕捉技术相结合，用于模拟不可压缩自由表面流动的方法。通过从VOF指示函数中提取界面的曲率并在自由边界处施加压力跃变来模拟毛细效应。然而，从VOF描述中获得精确的曲率估计可能会引入显著的误差。本文报道了三种不同的表面张力模型在标准试验情况下的数值结果，并比较了速度场（杂散流）的相应误差。此外，FSLBM被证明是适合于模拟固体边界处的润湿效应。为此，提出了一种新的方法来表示润湿边界条件的最小二乘曲率重构技术。分析了当前FSLBM的主要局限性，发现其主要局限性是由其简化的平流方案引起的。提出了可能的改进。
2016-02-10 physics.flu-dyn
GPU Accelerated Lattice Boltzmann Simulation of Non-Newtonian Power-Law Fluid in a Porous Enclosure
本文对填充非牛顿幂律流体的方形多孔腔体中的传热进行了数值研究。采用多重弛豫时间（MRT）格子玻尔兹曼方法，利用图形处理器（GPU）加速数值模拟。一个修正的幂律模型已被用来描述非牛顿流体的流动。对幂律指数$n$范围从$(0.6 \leq n \leq 1.0)$，达西数$Da$范围从$(10^{-3} \leq Da \leq 10^{-1})$和瑞利数$Ra$范围从$(10^3 \leq Ra \leq 10^5)$进行了模拟。结果表明，平均努塞尔数（$\overline{Nu}$）随$n$值的增加而减小，而$\overline{Nu}$随$Da$值的增加而增加。此外，$Ra$值的增加导致平均努塞尔数的增加。
2020-11-30 physics.flu-dyn
Improvement of Solid-Fluid Interaction Scheme in Lattice Boltzmann Immiscible Pseudopotential Models
针对LBM伪势模型固-流相互作用中的虚假速度和非物理传质层问题，提出结合八阶各向同性与第二层重构的改进格式，并经四类基准验证其复杂不混溶多相流模拟能力。
2025-08-31 physics.flu-dyn
A fluctuating lattice Boltzmann method for viscoelastic fluid flows
针对 Oldroyd-B 黏弹性流体，提出在 LB 演化方程中引入聚合物应力涨落项的隐式方法，避免应力梯度计算，并经四个基准验证可提升效率、降低内存。
2025-06-16 physics.flu-dyn
Towards a self-consistent Boltzmann's kinetic model of fluid turbulence
基于对流体动力学和湍流脉动的双平均过程，给出了流体湍流Boltzmann-BGK动力学方程有效弛豫时间的一个封闭式。由此产生的有效弛豫时间似乎同意通过重整化群处理的纳维-斯托克斯方程获得的值，只有在低值的$k/T$，湍流动能流体温度的比率。对于$k/T>0.1$，动力学处理提供显著更长的有效弛豫时间。
2020-04-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
From the Boltzmann equation to fluid mechanics on a manifold
我们应用Chapman-Enskog程序推导流体动力学方程的任意表面上的玻尔兹曼方程的表面。
2012-08-27 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A moving-grid approach for fluid-structure interaction problems with hybrid lattice Boltzmann method
本文提出了一种求解流固耦合问题的混合格子玻尔兹曼方法（HLBM）。所提出的数值方法被施加到模型的振动薄板浸没在粘性静止流体中引起的流动。流体作用在固体上的水动力由一个复杂的流体动力学函数来描述，其实部和虚部通过参数分析来确定。通过与文献中的其他数值和实验结果进行比较，验证了数值结果。所提出的混合方法增强了格子玻尔兹曼方法解决涉及移动几何的流体动力学问题的能力。
2020-06-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Generalized Boltzmann Equation: Slip-No -Slip Dynamic Transition in Flows of Strongly Non-Linear Fluids
纳维-斯托克斯方程被理解为无量纲应变率$η_{ij}=τ_{0}S_{ij}$的幂的低阶展开的结果，其中$τ_{0}$是接近热力学平衡流体的微观弛豫时间。在强烈剪切的非平衡流体中，$|η_{ij}|\geq 1$，流体动力学描述失效。根据博戈卢博夫的猜想，强非平衡系统的特征在于对应于弛豫过程各个阶段的弛豫时间层次。本文提出的一个“流体动力学”方程的弛豫时间涉及分子和流体动力学组件，反映了定性方面的Bogolubov的层次。它示出，应用于壁流，该方程导致定性正确的结果在一个非常宽的范围内的参数$η$ -变化。除其他功能外，它预测的发病滑移速度在壁作为相应的流体动力学近似的不稳定性。
2004-11-10 physics.flu-dyn
Drag coefficient of a rising bubble in a shear-thinning fluid using the power-law scheme coupled with a Cahn-Hilliard equation with a variable mobility: A lattice Boltzmann study and comparison with experiment
本文研究了幂律流体中由牛顿流体和非牛顿流体组成的多组分流体的流动行为，特别是气泡上升的终极速度。最近的格子玻尔兹曼（LB）模型扩展使用幂律方案，能够模拟在高密度和粘度比的牛顿和非牛顿流体流动。此外，在这项研究中引入了一个可变的流动性，以尽量减少非物理误差周围的小气泡的域。一个三组分流体流动系统的检查使用恒定和可变的流动性。结果表明，迁移率变化时各组分的稳定性更好，而迁移率不变时，各组分的界面耗散逐渐增加，质量逐渐减少。此外，两个测试案例，包括幂律流体驱动的两个平行板之间的流动进行了显示的准确性和能力的模型。为了找到一个网格独立的计算域，网格独立性测试进行表明，200*400域大小是适合我们的计算。然后，上升气泡的终极速度与文献中现有的关联式进行了比较，结果表明，与现有的研究，使在6个不同的情况下的平均相对误差为5.66%，结果是吻合得很好。此外，模拟的例子显示出良好的符合实验结果的雷诺数和Eotvos数的范围内。
2022-07-19 physics.flu-dyn
Entropic Lattice Boltzmann Model for Charged Leaky Dielectric Multiphase Fluids in Electrified Jets
我们提出了一个格子玻尔兹曼模型带电泄漏介电多相流体的带电射流模拟的背景下，这是一些生产技术，包括静电纺丝的兴趣。利用Carreau假塑性流体模型，考虑了非线性流变学对带电射流动力学的作用。我们报告探索性的模拟带电液滴在休息和恒定的电场下，我们提供的结果带电射流形成静电纺丝条件下。
2019-10-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Towards a lattice-Fokker-Planck-Boltzmann model of thermal fluctuations in non-ideal fluids
本研究构建了基于格点的福克-普朗克-玻尔兹曼联合方程求解方法的数学基础，可间接求解非理想流体的随机热流体动力学方程，为研究热涨落对相变流体等系统的影响提供新的数值框架。
2024-09-13 physics.flu-dyn
Compressible Fluids with Maxwell-type equations, the minimal coupling with electromagnetic field and the Stefan-Boltzmann law
本文给出了带电流体与电磁流体耦合的高导数拉格朗日量，并讨论了狄拉克约束分析。得到了一组由非协变规范条件确定的第一类约束。利用路径积分方法得到相应高阶导数哈密顿量的配分函数，并利用Faddeev-Popov方法构造有效拉格朗日量.通过配分函数得到了Stefan-Boltzmann型定律。
2016-07-11 cond-mat.other physics.flu-dyn
Capillary interactions, aggregate formation and the rheology of particle-laden flows: a lattice Boltzmann study
由毛细桥的形成引起的颗粒的团聚对各种乍一看非常不同的系统（例如毛细悬浮液、化学反应器中的流化床或甚至沙堡）的输送性质具有决定性影响。在这里，我们研究的团聚体的微观结构和流体化悬浮液的流变学之间的连接使用耦合格子玻尔兹曼和离散元方法的方法。我们解决的剪切速率，二次流体表面张力，和悬浮液粘度的影响。毛细管相互作用的存在促进了细丝或球状星团的形成，导致悬浮液粘度增加。出乎意料的是，细丝具有相反的效果相比，球状星团的粘度，降低悬浮液粘度在较大的毛细管相互作用强度。此外，我们表明，悬浮液的粘度也有一个非平凡的影响悬浮液的有效粘度，一个事实通常不考虑经验模型。
2021-09-23 physics.flu-dyn
Capillary filling with pseudo-potential binary Lattice-Boltzmann model
我们提出了一个系统的研究毛细管填充的二元流体通过使用介观格子Boltzmann模型描述一个扩散界面移动在一个给定的接触角相对于墙壁的不混溶流体。分析了施加给定接触角的唯象方式。特别注意完全润湿的情况，即接触角等于零。数值计算结果与理论沃什伯恩定律定量一致，提供了正确的比例之间的两种流体的动态粘度被使用。最后，前体膜的存在下经历，它示出，这些膜提前的时间与平方根定律，但与不同的prefactor相对于散装接口。
2008-07-03 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann method for shape optimization of fluid distributor
本文以强化过程为目的，对平板式树状流体分布器进行了形状优化。在流体体积不变的约束下，以减小流体阻力为目标，提出了一种基于格子玻尔兹曼方法（LBM）的形状优化算法。设计了初始分配器和优化分配器的原型。通过数值模拟研究了这些分流器的流体分布和水力特性。结果表明，优化后的分布器在保持流体均匀分布的同时，压降比初始值降低了15.9%~ 25.1%，体现了流体分布器的过程强化作用，表明了该优化算法在工程优化设计中的应用价值。
2013-03-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An extensible lattice Boltzmann method for viscoelastic flows: complex and moving boundaries in Oldroyd-B fluids
大多数生物流体是粘弹性的，这意味着它们除了牛顿流体中发现的耗散特性之外还具有弹性特性。计算模型可以帮助我们理解粘弹性流动，但通常局限于如何处理复杂的流动几何形状和悬浮颗粒。在这里，我们提出了一个格子Boltzmann求解器Oldrophil-B流体，可以处理任意形状的固定和移动的边界条件，这使得它非常适合于有限的胶体悬浮液的模拟。我们验证我们的方法，使用几个标准的流变设置，并另外研究了一个单一的沉淀胶体，也发现与文献的良好协议。我们的方法可以很容易地扩展到本构方程以外的Oldrophil-B。这种灵活性和复杂边界的处理为粘弹性流体中的微泳者的研究提供了希望。
2020-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Two-fluid discrete Boltzmann model for compressible flows: based on Ellipsoidal Statistical Bhatnagar-Gross-Krook
提出了一种基于椭球统计Bhatnagar-Gross-Krook（ES-BGK）的双流体离散Boltzmann模型（DBM）。该模型具有灵活的普朗特数或比热容比。在数学上，该模型由两个耦合的离散玻尔兹曼方程（DBE）组成。每个DBE描述流体的一个组分。物理上，该模型等价于基于NS方程的宏观流体模型，并补充了一个用于热力学非平衡行为的粗粒度模型。为了获得灵活的普朗特数，在椭球统计分布函数中引入一个系数来控制粘度。为了得到一个灵活的比热比，在能量动能矩中引入一个参数来控制额外的自由度。对于二元混合物，宏观流体模型和DBM模型之间的对应关系可能是几对一。通过五个典型的基准测试对模型进行了验证。一些有趣的非平衡结果，这是在NS模型或单流体DBM中不可用的。
2020-12-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Coupled dynamics of quantized vortices and normal fluid in superfluid $^4$He based on lattice Boltzmann method
采用基于涡丝模型（VFM）和格子玻尔兹曼方法（LBM）的数值方法，研究了有限温度下超流$^4$ He中量子化涡旋与正常流体的耦合动力学. LBM允许我们仅使用局部操作来模拟流体流动，即，而不是直接求解Navier-Stokes（NS）方程;流体流被认为是晶格网格上的位置之间的介观粒子的对流。虽然He II的双流体性质使其流动复杂，但LBM中正常流体的颗粒状处理显着降低了复杂性。我们确认，通过比较直接NS模拟得到的结果，所提出的数值方法再现特征流结构。我们还表明，所提出的计算方法是适合的热逆流模拟与固体边界阐明热边界层附近的加热器在一个封闭的通道。
2021-10-14 cond-mat.other physics.flu-dyn
About fluid forces computation for Volume Penalization coupled with Lattice Boltzmann method (VP-LBM)
本文在体积惩罚-格子玻尔兹曼方法（VP-LBM）的框架下，对两种不同的流体力计算方法进行了比较。第一种方法，动量交换法，使用的流体-固体界面附近的分布函数的变化，而第二种方法，应力积分法，允许直接集成到这个接口上的流体力。应用于VP-LBM，其中包括在LBM中惩罚固体，这两种方法导致显着不同的结果。本文对Naca 0012翼型在雷诺数1000时不同攻角下的升力和阻力系数进行了试验研究，并对颗粒在重力作用下在槽道中的沉降进行了试验研究。
2021-10-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Constraint Penalization Method in the Lattice Boltzmann Method (LBM) for Fluid-Structure Interaction
本文在LBM框架内提出约束惩罚法，通过直接对流体速度场施加惩罚项来强制刚体运动，无需显式拉格朗日乘子，实现了流固隐式耦合，能高效准确模拟流体-结构相互作用及颗粒沉降。
2025-11-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann methods for simulating non-Newtonian fluids: A comprehensive review
Queensland University of Technology（昆士兰科技大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文综述了用于模拟非牛顿流体的格子Boltzmann方法，涵盖剪切依赖粘度、粘塑性和粘弹性等特性，并讨论了其应用与未来发展方向。
2026-01-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of wall-bounded ternary fluid flows
本文在格子玻尔兹曼方法的框架下，提出了一种描述三元流体与固体相互作用的润湿边界格式。这种用于三相流体的方案可以保持两相情况下的还原一致性，从而可以给出物理相关的结果。将该润湿边界格式与基于多组分相场论的格子Boltzmann（LB）三元流体模型相结合，模拟了含固体基底的三元流体流动问题，包括二元液滴在基底上的铺展、复合液滴在基底上的铺展以及复合液滴在基底上的剪切。数值结果与解析解或已有结果吻合较好。最后，作为一个应用，我们使用LB模型与本润湿边界方案耦合数值研究复合液滴对固体圆柱的影响。结果表明，固体表面的润湿性和无量纲韦伯数对复合液滴的动力学行为有显著影响。
2017-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Closing the equations of motion of anisotropic fluid dynamics by a judicious choice of moment of the Boltzmann equation
在Molnár等人[Phys. Rev. D 93，114025（2016）]中，各向异性耗散流体动力学的方程是根据基于任意各向异性单粒子分布函数展开的玻尔兹曼方程的矩获得的。在本文中，我们作出了特别的选择，这个分布函数，并考虑在一维流体的升压不变的膨胀。为了封闭守恒方程，我们需要选择玻尔兹曼方程的附加矩。我们讨论了这一时刻的选择对流体动力学变量的时间演化的影响，并确定的时刻，提供了最佳匹配的各向异性流体动力学的Boltzmann方程的松弛时间近似的解决方案。
2016-12-02 hep-ph nucl-th physics.flu-dyn
Fluid Structure Interaction modelling using Lattice Boltzmann and Volume Penalization method
本文提出了一种将体积惩罚法（VP）和格子玻尔兹曼方法（LBM）相结合的方法来计算包含刚体的流固耦合问题。该方法包括在LBM公式中加入一个力项，从而将刚体视为类似于特定的多孔介质。使用的固体域的特征函数避免了昂贵的跟踪流固界面通常采用LBM处理流固耦合问题。该方法适用于三个FSI问题，并使用图形处理器单元（GPU）设备解决。的应用程序集中在能力的方法来计算阻力和升力系数的各种情况下：施加位移的圆柱体，颗粒沉降在一个非常低的雷诺数和涡激振动的圆柱体在横向流体流动。对于所有的情况下，VP-LBM方法产生的结果是在一个很好的协议与文献。
2021-06-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Completeness of the Lattice-Boltzmann IKT approach for classical incompressible fluids
尽管在过去的几年里出现了大量的文献，格子玻尔兹曼方法（LBM）可能是一个完整的理解还没有。作为一个例子，一个未解决的理论问题涉及离散动力学理论的构造，该离散动力学理论产生\textit{exactly}流体方程，即，是非渐近的（这里表示为\textit{LB inverse kinetic theory}）。本文的目的是研究不可压缩流体的离散逆动力学理论。我们打算表明，离散IKT可以以这样的方式定义，以满足，特别是，要求\emph{completeness}，即，{\it all}流体场被表示为动力分布函数的矩，并且{\it all}流体动力学方程可以用适当的逆动力学方程IKE的适当矩方程来识别。
2008-06-27 physics.class-ph physics.flu-dyn
Two Dimensional Turbulence in a Massless Fluid with a Relativistic Lattice Boltzmann Model
本文提出一种相对论格子玻尔兹曼模型，用于模拟二维无质量流体的湍流行为，并通过零平均搅拌力验证其流动特性，有望应用于石墨烯和Kagome晶格中的电子流体定量模拟。
2021-01-15 astro-ph.HE cond-mat.str-el nucl-th
Simulation of static critical phenomena in non-ideal fluids with the Lattice Boltzmann method
用格子玻尔兹曼方法模拟了波动非理想流体在临界点的运动.它表明，该方法，采用金-朗道自由能泛函，正确地再现了静态的临界行为与伊辛普适类。应用有限尺寸标度分析确定与序参量、压缩性和比热相关的临界指数。一个特别的重点是把有限大小的影响和相关的问题的整体守恒的顺序参数。
2012-07-02 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Towards Quantum Machine Learning of Lattice Boltzmann Collision Operators for Fluid Dynamic Simulations
Tandon School of Engineering, New York University（纽约大学坦登工程学院）
本文提出利用量子机器学习近似晶格玻尔兹曼碰撞算子，探讨其在流体动力学模拟中的应用与限制。
2026-01-07 physics.flu-dyn quant-ph
Finite Volume $vs.$ Streaming-based Lattice Boltzmann algorithm for fluid-dynamics simulations: a one-to-one accuracy and performance study
提出了一种新的格子Boltzmann方程的有限体积（FV）离散方法，该方法结合了高精度和有限的计算量。为了评估的FV方法的性能，我们进行了系统的比较，专注于精度和计算性能，与标准的$streaming$（ST）格子玻尔兹曼方程算法。据我们所知，这种系统的比较以前从未报道过。特别是，我们的目的是澄清是否以及在何种条件下，所提出的算法，更一般地说，任何FV算法，可以作为选择的方法，在流体动力学LB模拟。因此，比较分析进一步扩展到现实流动的情况，特别是湍流条件下的热驱动流动。我们报告的第一个成功的模拟高瑞利数对流进行的格子玻尔兹曼FV为基础的算法与壁网格细化。
2016-02-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Molecular dynamics perspectives on nonideal fluid models for the lattice Boltzmann method
Tufts University（塔夫茨大学）；North Dakota State University（北达科他州立大学）
通过分子动力学模拟验证非理想流体介观模型，发现混合伪势与自由能方法的力公式最一致，为格子玻尔兹曼模型选择提供指导。
2026-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Enhanced computational performance of the lattice Boltzmann model for simulating micron- and submicron-size particle flows and non-Newtonian fluid flows
格子玻尔兹曼（LB）模型，在FORTRAN 90编码的计算性能的显着改善，通过应用增强技术实现。应用的技术包括阵列存储器布局的优化、数据结构简化、模拟线程外的随机数生成、通过OpenMP的代码并行化以及时间步内和时间步间任务流水线。这些优化技术的有效性进行了测量上的三个基准问题：（i）瞬态流动的多个粒子在牛顿流体中的非均质裂缝多孔域，（ii）在亚微米尺度的流体的热波动和所产生的布朗运动的颗粒，和（iii）非牛顿流体流动的光滑壁通道。上述优化技术的应用导致平均21的性能改进，这可以显着提高LB模型在不同应用中的实际用途，重点关注非牛顿流体中纳米尺寸或微米尺寸颗粒的命运和运输。
2020-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Variable slip coefficient in binary lattice Boltzmann models
本文提出了一种新的方法，在模拟气体流动的二元格子Boltzmann模型中得到变滑移系数。介绍了边界层理论。我们也研究了单流体和多流体BGK型模型。对边界滑移和努森层进行了详细分析。基准模拟进行了比较的解析推导与数值结果。在这两种情况之间发现了极好的一致性。
2008-06-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the spatial convergence and transient behaviour of lattice Boltzmann methods for modelling fluids with yield stress
本文研究了屈服应力（即粘塑性）流体的两种格子玻尔兹曼方法公式的性能。第一种方法是基于流行的Papanastasiou正则化的流体流变学与明确修改的晶格玻尔兹曼弛豫速率。第二种方法使用局部隐式公式同时求解流体应力和底层粒子分布函数。在研究了与晶格对称性和非流体动力学Burnett应力有关的问题后，比较了这两种模型的空间收敛性及其在瞬态和惯性流中的行为。晶格的选择和伯内特应力的存在被发现影响这两个模型的结果，但后者并没有显着降低速度场。使用管道和合成多孔介质中的宾汉流动，发现隐式正则化模型在捕获瞬态和惯性流体行为方面更优越。这一结果提出了潜在的影响，在这种情况下的Papanastasiou正则化模型的应用。在蠕动流中，两种模型的性能被认为是相似的和令人满意的。
2016-10-05 nlin.CG physics.flu-dyn
Study of fluid displacement in 3D porous media with an improved multi-component pseudopotential lattice Boltzmann method
将最近发展起来的一种改进的多分量赝势格子玻尔兹曼方法推广到三维，并分析了它在模拟真实多孔介质流动中的适用性。该模型的验证和特点，通过基准，我们研究其性能，通过模拟不混溶流体在三维几何形状的位移。被认为是两个样本，即，一包球数值获得，和Bentheimer砂岩岩石样品实验获得。我们表明，与此模型，它是可能的，以模拟现实的粘度比，调整表面张力独立，最重要的是，以保持被困流体的体积。我们还评估了该模型在图形处理单元（GPU）上的计算性能，并提到了实现的优化，以提高计算速度，减少内存需求。
2022-10-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann Study of Velocity Behaviour in Binary Mixtures Under Shear
本文应用格子玻尔兹曼方法研究了剪切作用下双组分流体中速度剖面在旋节线分解过程中的弛豫。在简单流体中，当剪切流施加在系统的边界上时，获得三角形轮廓所需的时间与粘度成反比，与系统尺寸的平方成正比。我们发现，同样的行为也发生在二元混合物，在混合物中的任何组分比，并独立于剪切流时，在相分离过程中打开的时间。
2003-03-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Contact line dynamics in binary lattice Boltzmann simulations
我们表明，当一个单一的弛豫时间格子玻尔兹曼算法被用来解决的流体动力学方程的二元流体的两个组件具有不同的粘度，在稳定状态下的强大的虚假速度导致不正确的结果的平衡接触角。我们确定这些寄生电流的起源，并演示了如何使用基于多松弛时间算法的格子玻尔兹曼方法可以大大提高结果。通过考虑毛细管填充，我们描述了前进的接触角的界面速度的依赖性。
2008-12-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Inertial effects in three dimensional spinodal decomposition of a symmetric binary fluid mixture: A lattice Boltzmann study
本文采用热力学自洽的格子玻尔兹曼方法，对三维对称二元流体混合物旋节线分解后的后期分层进行了数值研究。我们结合不同的数值参数的模拟结果，以获得一个unprecendented范围内的长度和时间尺度时，表示在减少的物理单位。使用八次大的（256^3）运行，所得到的减小的域大小l对减小的时间t的合成图覆盖1 <l <10^5，10 <t <10^8。我们的数据与动力学标度假设一致，即l（t）是一个普适的标度曲线。我们给出了第一个详细的流体运动的统计分析，而不仅仅是域的演变，在这种模拟，并引入缩放图的几个量来自流体的速度和速度梯度场。
2000-06-01 cond-mat physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann based discrete simulation for gas-solid fluidization
离散粒子模拟是计算流体动力学与离散方法如离散元法（DEM）、直接模拟蒙特卡罗（DSMC）、光滑粒子流体动力学（SPH）、粒子模拟（PIC）等相结合的方法，随着并行计算技术的发展，气固两相流的数值模拟正逐渐成为研究实验室规模气固体系的一种实用工具。然而，气固耦合和相应的流体流动求解器仍然不成熟。在这项工作中，我们提出了一个修改的格子Boltzmann方法来考虑局部固体体积分数和颗粒与流体之间的局部相对速度的影响，这是不同于传统的体积平均的纳维-斯托克斯方程。结合时间驱动的硬球算法来模拟单个粒子的运动，粒子之间通过硬球碰撞相互作用，碰撞检测和粒子的运动以固定的时间间隔进行。将EMMS（能量最小化多尺度）阻力与基于格子Boltzmann的离散粒子模拟相结合，以提高计算精度。用该方法模拟了两种典型的流化过程，即初始流化时的单气泡喷射和快速流化床提升管中的颗粒聚团，模拟结果与已发表的关联式和实验数据吻合较好。该方法的能力，以捕捉更详细的和内在的特性的颗粒流体系统的证明。该方法也可以直接用于其他固相求解器。
2013-06-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Large-scale grid-enabled lattice-Boltzmann simulations of complex fluid flow in porous media and under shear
精心设计的格子玻尔兹曼代码利用了算法的并行特性，因此可以在现代超级计算机上以相当高的效率运行。这种可扩展的代码使我们能够模拟越来越多的复杂凝聚态系统的行为。在本文中，我们提出了一些初步的结果上的大规模三维格子Boltzmann模拟的二元不混溶流体流动通过一个多孔介质来自数字化的X射线显微层析数据Bentheimer砂岩，并从研究相同的流体剪切。在这种规模上的模拟可以大大受益于使用计算转向，我们描述了我们的实施转向内的格子玻尔兹曼代码，称为LB3D，利用RealityGrid转向库。我们的大规模模拟受益于能力计算的新概念，旨在优先执行主要超级计算资源上的大型作业。持久的计算网格的出现，承诺提供一个最佳的环境中，部署这些中尺度模拟方法，它可以利用分布式计算，可视化和存储资源，以达到科学的结果迅速，我们讨论了我们的工作网格启用格子玻尔兹曼方法在这种情况下。
2004-01-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Boltzmann equation with a nonlocal collision term and the resultant dissipative fluid dynamics
本文从相对论Boltzmann方程出发，将碰撞项推广到相空间分布函数的梯度项，导出了相对论耗散流体动力学方程。我们将它们与标准Israel-Stewart和相关方法中获得的相应方程进行了比较。我们的方法生成所有的二阶项，允许的对称性，其中一些已经错过了传统的方法，和其他条款的系数被改变。一阶或纳维-斯托克斯方程也接受小的修正。在这里，我们概述了这项工作的一般观众。
2012-10-17 nucl-th physics.flu-dyn
Coupling fully resolved light particles with the Lattice Boltzmann method on adaptively refined grids
流体中几何分辨刚性粒子的模拟依赖于耦合算法来在粒子和流体之间双向传递动量。本文采用并行格子玻尔兹曼方法模拟流体流动，并采用自适应网格加密提高数值效率。用动量交换法实现了与粒子的耦合。当以普通形式实现时，当颗粒比流体轻时，耦合中可能出现不稳定性。该算法可以稳定与虚拟质量校正专门开发的格子玻尔兹曼方法。该方法进行了分析，为广泛的物理相关制度，独立变化的身体流体的密度比和惯性和粘性效应的相对大小。这些研究的一个单一的上升粒子表现出周期性制度的粒子运动以及混沌行为，如以前在文献中报道的。新方法进行了仔细比较，与现有的实验和数值计算结果。这有助于验证所提出的新的耦合格子玻尔兹曼方法，此外，它导致新的物理见解的一些参数设置。
2021-03-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Fluid flow around NACA 0012 airfoil at low-Reynolds numbers with hybrid lattice Boltzmann method
本文采用混合格子玻尔兹曼方法（HLBM）对美国国家航空咨询委员会（NACA）0012翼型的二维绕流进行了数值模拟。该研究的目的是评估的数值性能和计算方法的鲁棒性。为此，在提供了一个收敛性研究，以估计该方法的整体精度后，我们分析了在雷诺数等于$10^3$的迎角的不同值的数值解。随后，计算了零迎角布局雷诺数达到$10^4$时的流场。一个网格加密方案被应用到重叠网格系统的均匀间隔的组件，以进一步提高模型的数值效率。结果表明，HLBM的能力，以实现高精度附近的固体弯曲壁，从而提供了一个可行的替代领域的非格子玻尔兹曼方法的基础上贴体网格。
2020-06-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multicomponent relativistic dissipative fluid dynamics from the Boltzmann equation
我们推导出多组分相对论二阶耗散流体动力学从玻尔兹曼方程的反应混合物的$N_{\text{spec}}$粒子物种与$N_q$固有的量子数（例如，电荷，重子数，和奇异性）使用的矩量法。在单流体近似下，我们得到了多个守恒电荷的连续性方程以及总能量和动量的守恒方程。这些$4+N_q$守恒定律是封闭的推导二阶运动方程的耗散量的$(10+4N_q)$矩近似。由此产生的流体动力学方程在形式上类似于单组分系统，但具有不同的热力学关系和输运系数。我们推导出所有的输运系数的一般关系，并计算它们明确的超相对论极限。
2022-07-13 hep-ph nucl-th physics.flu-dyn
Prediction of three-phase relative permeabilities of Berea sandstone using lattice Boltzmann method
对临界界面张力条件下的伯里亚砂岩孔隙网络中的三相渗流进行了数值研究。结果表明，每种流体的相对渗透率随其饱和度的增大而增大。润湿性流体与非润湿性流体的比界面长度随中间润湿性流体饱和度的增加而单调减小，而其它两种比界面长度则呈现非单调变化。随着润湿（非润湿）流体润湿性变差（非润湿），润湿流体的相对渗透率单调增加，而其它两种相对渗透率呈现非单调趋势。由于扩展层的存在，润湿和非润湿流体之间的比界面长度总是稳定在一个低水平。随着润湿（非润湿）流体与中间润湿流体的粘度比增加，润湿（非润湿）流体的相对渗透率增加。随着粘度比偏离1，相界面变得越来越不稳定，导致比界面长度增加。
2021-03-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Direct 0D-3D coupling of a lattice Boltzmann methodology for fluid-structure hemodynamics simulations
本文介绍了一种将任意复杂常微分方程（ODE-）控制的零维（0 D）边界条件直接耦合到三维（3D）基于格子Boltzmann的流体-结构系统的数值方法和实现，用于血液动力学研究。特别是，一个最复杂的配置被视为一个动态的左心室（LV）的弹性心脏模型，这是由（和应用）的非线性，非平稳混合ODE-Dirichlet系统。其他ODE为基础的边界条件，如截断血管集总参数Windkessel模型，也被认为是。完整的0 D-3D求解器的性能研究，包括格子Boltzmann流体方程和弹性动力学方程的处理以及它们的相互作用，通过各种基准和收敛研究进行，这些研究证明了耦合0 D-3D方法在生成生理压力和流量波形方面的能力--最终使得能够探索用于耦合的LV-动脉系统的血液动力学研究的各种物理和生理参数。本文提出的方法可以很容易地应用到其他ODE为基础的边界条件，以及其他流体问题的三维格子Boltzmann方程建模，并需要直接耦合的动态0 D边界条件。
2022-08-17 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Fluid flow analysis in a rough fracture (type II) using complex networks and lattice Boltzmann method
粗糙裂缝中流体流动的复杂性是由裂缝平面之间的复杂开口区域结构引起的。在这项研究中，我们模拟流体流动在一个可演化的真实岩石节理结构，在一定的法向载荷剪切。在一项实验研究中，关于连续20 mm位移期间岩石节理的孔径和不同压头下的流体流动（渗透性）的信息已由激光扫描仪记录。我们在这项研究中的目的是使用格子玻尔兹曼方法（LBM）模拟在上述复杂几何形状的流体流动，而孔径场的特性将与建模的流体流动渗透率进行比较。为了表征孔径，我们使用了图论中的一个新概念，即：复杂网络和相应网络的模体分析。在这种方法中，沿着流体流动方向的相似的孔轮廓被映射到网络空间中。使用LBM的模拟渗透率显示出良好的相关性与实验测量值。此外，得到的网络的两个主要特征，即，特征长度和边缘数与模型渗透率值表现出相同的演变趋势。通过所获得的网络的图案的分析表明，最瞬态的子图是更频繁的剩余阶段。这与几乎稳定的流体流动和高渗透率值相一致。
2011-03-06 cs.CE physics.flu-dyn
