Towards a unified lattice kinetic scheme for relativistic hydrodynamics
我们提出了一个系统的推导有限质量粒子的相对论晶格动力学方程，达到接近零质量超相对论制度在以前的文献中处理。从Maxwell-Juettner分布在正交多项式上的展开出发，我们进行了Gauss型求积过程，并将相对论Boltzmann方程离散在空间填充的笛卡尔格子上。该模型通过与标准基准测试和相对论流体动力学中的求解器（如Boltzmann方法多部分子散射（BAMPS）和以前的相对论晶格Boltzmann模型）的数值比较来验证。这项工作提供了一个重要的一步，制定一个统一的相对论晶格动力学计划，涵盖了大量的和近无质量的粒子制度。
2017-05-12 physics.comp-ph
Ligament break-up simulation through pseudo-potential Lattice Boltzmann Method
Plateau-Rayleigh不稳定性导致液体韧带破碎成更小的液滴。在这项研究中，这一现象的一个单一的弛豫时间（SRT）的赝势格子玻尔兹曼方法（LBM）的基础上的数值研究提出。如果系统地分析，这个测试案例允许设计适当的参数集，以处理涉及射流流体力学的工程应用。在界面厚度渐近小于韧带特征尺寸的极限下进行网格收敛模拟。这些模拟显示了整洁的渐近行为，可能与收敛的LBM扩散界面物理尖锐的界面流体力学。
2019-04-26 physics.comp-ph
On the hydrodynamic behaviour of the immersed boundary -- lattice Boltzmann method for wetting problems
The Cyprus Institute（塞浦路斯研究所）；Tor Vergata University of Rome（罗马托维塔大学）；Télécom Paris, IP Paris（巴黎电信学院，巴黎理工学院）；CNR - Istituto per le Applicazioni del Calcolo（意大利国家研究委员会计算应用研究所）；Inria and LIX (École Polytechnique), IP Paris（法国国家信息与自动化研究所与LIX实验室（巴黎综合理工学院），巴黎理工学院）；University of Cyprus（塞浦路斯大学）
本文研究了基于浸入边界-格子玻尔兹曼方法的mesoscale模型在润湿动力学中的流体行为，通过与边界元方法和体积为流方法的对比，探讨了该方法的适用性及接触线模型特性。
2026-04-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamics beyond Navier-Stokes: Exact solution to the lattice Boltzmann hierarchy
在非零Knudsen数条件下，得到了稳态平面Couette流中非线性格子Boltzmann（LB）动力学方程的精确解。本文提出了一种新的求解LB动力学方程的方法，该方法将矩量法与种群边界条件相结合，可以得到所有高阶矩的封闭解。结果的收敛性表明，具有较大速度集的LB族是近似动力学理论的新途径。
2007-03-16 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic behavior of the Pseudo-Potential lattice Boltzmann method for interfacial flows
格子玻尔兹曼方法（LBM）通常用于模拟复杂多相流，该复杂多相流包括由非理想界面分离的体相。LBM本质上是中尺度的，具有由Chapman-Enskog分析普遍设定的流体动力学等效性，要求场在空间和时间上缓慢变化。后者的假设成为可疑的接口，该方法也被称为是由虚假的非流体动力学贡献的影响。这就需要进行定量的流体动力学检查。在本文中，我们分析了LBM赝势模型的流体动力学行为的问题，打破了由高原瑞利不稳定性触发的液体韧带。在固定界面厚度下进行模拟，同时增加韧带半径，即在“尖锐界面”极限下。不同的LBM碰撞算子的影响也进行了评估。我们发现，沿界面的寄生电流的不同分布可能会改变结果的赝势模型模拟相当敏感，这表明，一个适当的微调的赝势模型在时间相关的问题，需要在具体的应用程序中使用之前。综上所述，我们认为，所提出的研究结果提供了一个有价值的洞察力工程赝势模型的应用，涉及液体射流的流体动力学。
2019-05-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A numerical tool for the study of the hydrodynamic recovery of the Lattice Boltzmann Method
通过对不同大小的子体上的运动方程进行平均得到能量和拟能的精确平衡关系，研究了格子玻尔兹曼方法（LBM）的流体动力学恢复问题.在二维各向同性均匀湍流的背景下，我们首先验证这种方法对衰减湍流的LBM模拟的合奏对伪谱（PS）模拟的合奏之一的流体动力学恢复进行比较。然后，我们进行了一个基准的LBM模拟强迫湍流雷诺数增加，通过改变输入松弛时间的LBM。这种方法可以扩展到隐式亚网格尺度（SGS）模型的研究，从而提供了一个有前途的路线，量化隐含的SGS模型的LBM框架内现有的稳定技术。
2018-09-17 nlin.CD physics.comp-ph physics.flu-dyn
A thermodynamically consistent pseudo-potential lattice Boltzmann model for multi-component, multiphase, partially miscible mixtures
当前的多组分、多相赝势晶格玻尔兹曼模型具有热力学不一致性，这阻止了它们正确地预测部分可混溶的多组分混合物（例如烃混合物）的热力学相行为。本文确定了这些不一致性，并试图设计一个物理上一致的多组分，多相赝势格子玻尔兹曼模型，允许跨相界面的传质，并能够预测通常部分混溶的烃类混合物的相行为。所设计的模型定义了整个阶段的总相互作用力，并将作用力分解为各个分量。通过适当推导出与各组分挥发度相关的力分裂因子，该模型可以在多组分烃混合物中实现精确的热力学一致性，这由等逸度规则描述。
2020-11-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic limits and numerical errors of isothermal lattice Boltzmann schemes
为了更好地理解格子玻尔兹曼方法（LBM）的数值特性，提出了一种在离散条件下推导其流体力学极限的一般方法。它依赖于低Knudsen数极限下的泰勒展开。用一个单一的渐近分析，Navier-Stokes（NS）方程的两种偏差被明确证明：一致性错误，继承从动力学描述的LBM，和数值误差归因于其空间和时间离散。该方法适用于Bhatnagar-Gross-Krook（BGK），正则化和多重弛豫时间（MRT）碰撞模型中的等温框架。偏差项系统地面对线性分析，以验证其表达式，解释它们，并提供解释其数值特性。BGK模型的低耗散与泰勒展开式中的误差项的特定模式有关。同样地，正则化和MRT模型的耗散特性可以用一种称为超粘性简并的现象来解释。后者包括在一个意想不到的复苏高阶努森效应引起的一个大的数值前因子。它是在低粘度制度的过度耗散和严重的不稳定性的起源。
2021-04-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Burnett-level multi-relaxation-time central-moment discrete Boltzmann modeling of reactive flows
本文提出Burnett级多松弛时间中心矩离散玻尔兹曼方法，用于模拟含化学反应的复杂可压缩反应流，并通过多种典型算例验证其有效性。
2025-07-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A multi-component discrete Boltzmann model for nonequilibrium reactive flows
本文提出了一种适用于预混、非预混或部分预混非平衡反应流的多组分离散Boltzmann模型。该模型适用于有或无化学反应和/或外力的亚音速和超音速流动。建立了DBM的二维十六速模型。在流体动力学极限下，DBM恢复了力场中反应物质的修改后的纳维-斯托克斯方程。与标准格子Boltzmann模型相比，DBM不仅提供了更精确的流体力学量，而且提供了详细的非平衡效应，这些非平衡效应是必不可少的，但长期被传统流体动力学所忽视。除了非平衡项（粘性应力和热通量）在传统的模型中，具体的流体动力学和热力学非平衡量（高阶动力学矩和它们从平衡的偏离）动态地从DBM在一个简单的方式获得。由于其通用性，所开发的方法适用于许多能源技术，减排，环境保护，采矿事故预防，化学和加工行业的广泛现象。
2020-06-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulations of Plasma Wakefield Acceleration
本文采用格子玻尔兹曼方法（LBM）对等离子体尾场加速（PWFA）进行了数值模拟。LBM基于连续体动力学理论的离散化，同时确保粗粒度场（即，密度、速度等）。LBM是计算流体动力学中成熟的数值分析工具，能够有效地在动力学理论和流体力学之间架起桥梁，但其在PWFA背景下的应用迄今为止从未被研究过。本文旨在填补这一空白。LBM模拟PWFA的结果进行了讨论，并与代码（建筑师）实现冷流体（CF）模型的等离子体。在流体动力学框架中，我们讨论了正则化效应的重要性相关的扩散性质内在的LBM，允许超越传统的CF近似。计算效率的问题也得到了解决。
2022-01-14 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Fundamental Conditions for N-th Order Accurate Lattice Boltzmann Models
在本文中，我们从理论上证明了一组基本条件有关的离散速度集和相应的权重。这些条件提供了充分的条件，先验制定的格子玻尔兹曼模型，自动承认正确的流体动力矩到任何给定的N阶。
2007-11-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Lattice Boltzmann Model for Squirmers
蠕动体是一种简单而有指导意义的微型游泳者模型，它采用球形游泳者表面的有效滑动速度来描述其自推进。我们用格子Boltzmann（LB）方法解决流体动力学问题，该方法非常适合于涉及复杂边界条件的时间依赖性问题。将蠕动体转化为LB是相对直接的，但是需要出乎意料的精细网格分辨率来准确地捕获物理流场和行为。我们证明了这一点，使用四个基本的流体动力学测试：两个远场流-准确的流体动力学力矩和蠕动蠕动的相互作用-和两个需要近场准确地解决-一个蠕动局限于一个管和一个散射的球形障碍物-LB是能够做到的网格分辨率。我们发现很好的协议（数值）使用其他流体动力学求解器在相同的几何形状得到的结果，并确定一个最低要求的分辨率，以实现这一再现。我们讨论了我们的算法的背景下，其他流体动力学求解器，并提出了其应用前景多蠕动问题。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.comp-ph 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
A lattice Boltzmann method for thin liquid film hydrodynamics
基于格子玻尔兹曼方法，提出了一种新的薄膜流动数值模拟方法。我们概述了该方法的基本特点，显示在预期的薄膜方程恢复的限制，并进行验证测试。数值方案适用于粘性Rayleigh-Taylor不稳定性的薄膜和蔓延的座滴向其平衡接触角配置。我们表明，Cox-Voinov定律是满意的，并正确捕获的效果，可调滑移长度的基板上。然后，我们解决的问题，液滴在斜面上滑动，发现毛细管数与邦德数成线性比例，与实验结果一致。最后，我们展示了该方法处理异质和复杂系统的能力，通过展示控制去湿的薄膜上的化学结构的基板。
2019-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Lattice Boltzmann method for simulations of liquid-vapor thermal flows
我们提出了一种新的格子玻尔兹曼方法，具有模拟热力学多相流的能力。这种方法在宏观层面上是完全一致的。利用这种新方法，首次模拟了汽液两相沸腾过程，包括汽液两相的形成和合并以及温度的完全耦合。
2002-10-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Comparative study of discrete Boltzmann model and Navier-Stokes
离散玻尔兹曼模型（DBM）是一种从玻尔兹曼方程出发的粗粒度中尺度动力学模型。在物理上，它大致相当于一个流体动力学模型补充了相关的热力学非平衡（TNE）行为的粗粒度模型。NS（Navier-Stokes）模型是基于连续性假设和守恒定律的传统宏观流体力学模型。本文通过对热Couette流动和马赫数3阶问题的数值模拟，从物理性能和计算成本两个方面对两种模型进行了比较。在TNE效应较弱的情况下，两种模型都能给出准确的水动力学行为结果。此外，DBM能提供更详细的非平衡态信息，而NS在只考虑密度、动量、能量及其导出量的情况下更有效。结论是，如果TNE效应很强或有待研究，NS是不够的，而DBM是一个很好的选择。而在TNE效应较弱且只研究宏观流场的情况下，NS更可取。
2018-04-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Fluctuating Lattice Boltzmann Method for the Diffusion Equation
我们导出了求解扩散方程的涨落格子玻尔兹曼方法。该方法克服了以往推导流体力学系统波动格子玻尔兹曼方法的一些缺点。这个扩散系统的比较简单突出了波动格子玻尔兹曼方法的第一个精确推导的基本特征。
2016-06-24 cond-mat.soft physics.comp-ph
Continuous surface force based lattice Boltzmann equation method for simulating thermocapillary flow
本文扩展了具有连续表面力（CSF）的格子Boltzmann方程（LBE）来模拟热毛细流动。该模型是在我们以前的无热两相流CSF LBE的基础上设计的，其中界面张力和Marangoni应力作为不同相之间的界面相互作用的结果由CSF的概念来描述。在该模型中，不同相之间的尖锐界面被一个狭窄的过渡层隔开，相分离的动力学和形态演化可以用一个序参量visa Cahn-Hilliard方程描述，并在LBE框架下求解。温度场的标量对流扩散方程也用热LBE求解。该模型进行了验证，热两层Poilluille流，和两个叠加的平面流体在可忽略不计的小雷诺数和Marangoni数的热毛细驱动的对流，其中有解析解的速度和温度。然后模拟了二维可变形液滴的热毛细迁移。数值结果表明，本文的LBE预测结果与解析解/其它数值结果一致。
2014-12-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann method for relativistic hydrodynamics: Issues on conservation law of particle number and discontinuities
在本文中，我们的目的是解决最近发展的格子玻尔兹曼（LB）模型的相对论流体力学[M。Mendoza等人，物理修订信函105，014502（2010）; Phys.Rev.D82，105008（2010）]。首先，我们研究了相对论LB模型中粒子数的守恒定律。通过Chapman-Enskog分析表明，在相对论LB模型中，粒子数守恒方程是对流扩散方程而不是连续性方程，这使得粒子数的演化依赖于弛豫时间.此外，我们还研究了高粘度相对论问题中出现的不连续性的来源，这在最近的研究中有报道[D。Hupp等人，D 84，125015（2011）]。提出了一个多重弛豫时间（MRT）的相对论LB模型来研究不同弛豫时间对不连续性的影响。数值实验表明，通过将弛豫时间$τ_e$（与体积粘度相关）设置为充分小于弛豫时间$τ_v$（与剪切粘度相关），可以消除不连续性。同时，发现弛豫时间$τ_\varepsilon$对相对论LB模型的数值精度有影响，但对Navier-Stokes水平上的守恒方程没有影响.此外，还考察了相对论性LB模型模拟中等相对论性问题的精度。
2012-11-14 gr-qc physics.comp-ph
Discrete Boltzmann modeling of multiphase flows: hydrodynamic and thermodynamic non-equilibrium effects
建立了一个离散Boltzmann模型（DBM），用于研究相分离过程中的流体动力学和热力学非平衡（TNE）效应。粒子间力驱动变化，而由宏观量的梯度引起的梯度力则与变化相反。在本文中，我们通过对各种非平衡观测量的详细检查来研究它们之间的相互作用。基于TNE特征，我们定义了一个TNE强度，它粗略地估计了偏离热力学平衡的幅度。TNE强度随时间的演化提供了一个方便有效的物理判据来区分调幅分解和畴生长的阶段。通过DBM模拟和该判据，定量研究了相变潜热和表面张力对相分离的影响。结果表明，TNE强度在失稳分解阶段末达到最大值，随着潜热从零开始增加，TNE强度逐渐减小。表面张力的作用有三个方面，即延长了失稳分解阶段的持续时间，降低了最大TNE强度，并加快了畴生长阶段的速度。
2015-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
On the Generalized Hermite-Based Lattice Boltzmann Construction, Lattice Sets, Weights, Moments, Distribution Functions and High-Order Models
讨论了广义Hermite多项式的使用对基于Hermite的格子Boltzmann（LB）构造方法、格子集、热权重、矩和平衡分布函数（EDF）的影响。提出了一种新的力矩系统。分析了获得高阶厄米LB模型的理论可能性，该模型能够精确地匹配1）笛卡尔格点上的一些第一流体动力学矩，2）EDF中的热权重，3）同时精确匹配的最高可能流体动力学矩是用具有一些固定实值温度的最短笛卡尔格点集获得的。关键词：格子玻尔兹曼，流体动力学，动力学理论，分布函数
2013-04-17 cs.CE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Isotropic discrete Laplacian operators from lattice hydrodynamics
我们表明，离散计划开发的晶格流体动力学提供了一个优雅的和物理上透明的方式来推导拉普拉斯算子与各向同性离散化误差。当拉普拉斯权重遵循离散麦克斯韦-玻尔兹曼平衡时，保证各向同性，因为这些在晶格上是各向同性的。我们还指出，在三维空间中使用少至15个点，生成各向同性拉普拉斯算子。这些计算效率高的拉普拉斯算子可以用于细胞动力学和混合格子玻尔兹曼模拟，有利于流行的各向异性拉普拉斯算子，它利用更大的stentamps。该方法可以扩展到提供更高阶的离散化和其他微分算子，如梯度，散度和旋度。
2012-02-15 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Lattice Boltzmann Methods for Compressible (Magneto)hydrodynamics
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
提出一类新型格子玻尔兹曼方法，通过动力学公式的算法结构分离输运过程，高效求解可压缩与不可压缩磁流体动力学系统，在OpenLB中实现高达98.9%的硬件性能，并成功模拟了灵神星在超音速太阳风中的运动。
2026-05-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Discrete Boltzmann model of compressible flows with spherical or cylindrical symmetry
为了同时研究球、柱对称可压缩流动系统的流体力学和热力学行为，提出了一种在球、柱坐标系下构造球、柱对称离散Boltzmann模型（DBM）的理论框架.为此，一个关键技术是使用\emph{local}笛卡尔坐标来描述动力学模型中的颗粒速度。因此，几何效应，如发散和收敛，被描述为\textquotedblleft力项\textquotedblright。尽管流体动力学模型是一维或二维的，但DBM需要三维的离散速度模型（DVM）。我们使用一个具有26个速度的DVM来制定DBM，该DBM恢复了流体动力学极限下具有球或柱对称性的纳维-斯托克斯方程。对于具有\emph{global}圆柱对称性的系统，我们也建立了一个基于二维16速度的DVM的DBM。根据非守恒矩，我们定义了两组度量系统偏离热力学平衡态的测度。将当前模型扩展到多弛豫时间版本是简单的。
2014-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.flu-dyn
Quasi-Equilibrium Closure Hierarchies for The Boltzmann Equation
本文发展了一种构造非平衡问题近似解的显式方法（三角熵法）。这种方法使人们能够把任何复杂的非线性泛函，最适合一个问题的物理（如，例如，过程的速率）作为新的独立变量。该方法的工作被证明对玻尔兹曼型动力学。引入了新的宏观变量（玻尔兹曼碰撞积分的矩，或散射率）。它们被视为独立变量，而不是作为无穷矩序列。这种方法给出了散射过程的速率的完整帐户。散射率的输运方程（第二流体动力链），类似于通常的时刻链（第一流体动力链）。封闭的第一，第二，和混合的流体动力链的各种例子被认为是硬球模型。它示出，特别是，完整的帐户的散射过程导致重整化的输运系数。该方法给出了封闭问题的显式解，提供了简化模型的热力学性质，并且可以应用于任何具有热力学李雅普诺夫函数的动力学方程。
2005-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech math-ph
