A mesoscopic model for microscale hydrodynamics and interfacial phenomena: Slip, films, and contact angle hysteresis
我们提出了一个模型的基础上的格子玻尔兹曼方程，是适合于模拟动态润湿。该模型是能够表现出基本的界面现象，如弱吸附的固体基质上的流体和存在的薄表面膜内的分离压力的作用。该表面膜中的动力学与流体本体中的流体动力学紧密耦合，确定主要感兴趣的宏观性质：流体动力学滑移;平衡接触角;以及接触角的静态和动态滞后。流固相互作用的赝势由一个排斥核和一个可以独立调节的吸引尾组成。这使得能够有效地修改分离压力的函数形式，使得可以改变在呈现相同平衡接触角的表面上的静态和动态滞后。模型化的固体-流体界面是扩散的，由壁概率函数表示，其最终控制固体和流体相之间的动量交换。这种方法使我们能够有效地改变固体基底的给定润湿性（即静态接触角）的滑移长度。
2012-02-28 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann scheme for hydrodynamic equation of phonon transport
本文利用格子Boltzmann格式数值求解了流体力学极限下Callaway双弛豫模型下的声子Boltzmann方程。通过对晶格Boltzmann方程进行Chapman-Enskog展开，将电阻散射项作为等效源项，得到声子流体动力学方程，并将该方程分别在主法向散射和主电阻散射的极限下化为Guyer-Krumhansl热输运方程和傅里叶定律.用本文的数值格式对几种从扩散区到流体动力区的热输运情况进行了广泛的模拟，得到的结果与基准解吻合得很好。两个著名的声子流体动力学现象，包括声子Poiffille流和第二声传播的格子Boltzmann计划很好地捕捉。本文的工作将促进声子法向散射引起的非傅立叶热输运的数值模拟和深入理解。
2020-10-05 physics.comp-ph
Lattice Boltzmann model with self-tuning equation of state for multiphase flows
发展了一种新的多相流格子玻尔兹曼（LB）模型，该模型符合动力学理论的热力学基础。通过在离散水平上直接设计LB方程的碰撞项，实现了自调整状态方程，可以解释为短程分子相互作用的引入。引入一种成对相互作用力来模拟长程分子相互作用，这是负责界面动力学。导出的压力张量与热力学理论自然一致，表面张力和界面厚度可以独立地规定。
2018-09-07 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
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
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 versatile lattice Boltzmann model for immiscible ternary fluid flows
本文提出了一个适用于不混溶三元流体流动的格子Boltzmann色梯度模型，该模型适用于具有各种界面张力的流体，特别是在近临界和临界状态下。N相系统的界面力推导出基于先前开发的微扰算子，然后引入到模型中使用的体力计划，这有助于减少虚假的速度。采用广义的分凝算法来产生相分离并保证三种不同流体的不相容性，其中考虑到Neumann三角形的存在和平衡接触角的影响，提出了一种新的分凝参数形式。该模型首先验证了三个典型的例子，即界面捕获两个单独的静态液滴，杨拉普拉斯测试的复合液滴，和两个分层流体之间的液滴的传播。该模型被用来研究双液滴在静态基体中的结构和稳定性。与理论稳定图一致，通过调节两个比例的界面张力，成功地再现了七种可能的平衡形态。通过模拟Janus液滴在各种几何配置，该模型被证明是准确的，当三个界面张力满足诺依曼三角形。此外，我们还模拟了双液滴的近临界和临界状态，其结果对模型的准确性非常敏感。结果表明，该模型有利于三相流的模拟，并允许精确模拟近临界和临界状态。
2018-08-26 physics.comp-ph
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
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 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
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 Coupled lattice Boltzmann-Multiparticle collision method for multi-resolution hydrodynamics
在这项工作中，我们讨论了耦合的两个介观方法的流体动力学，即格子玻尔兹曼方法（LB）和多粒子碰撞动力学（MPCD）\cite{kapral2008multiparticle}设计一类新的灵活和有效的多尺度计划的基础上的双重表示的流体观测。与其他常用的多重网格方法不同，主要是面向高雷诺数和湍流，本方法被设计为在最小尺度下捕获物理学，每当晶格玻尔兹曼单独由于缺乏分辨率而不能提供正确的物理信息时，例如在微流体晶体中相互作用的气泡或液滴之间的薄膜中发生。详细介绍了LB和MPCD之间传递流体动力学信息的耦合策略，并对不同耦合配置的稳态等温Poiffille流问题进行了测试。
2020-04-01 physics.comp-ph
Central Moment Lattice Boltzmann Method using a Pressure-based Formulation for Multiphase Flows at High Density Ratios and including Effects of Surface Tension and Marangoni Stresses
多相流的模拟需要结合经常发生在多个尺度上的流体运动的解决方案来耦合捕获或跟踪界面。我们将提出基于中心矩的统一级联LB方法，用于求解高密度比下的不可压缩两相流和捕获界面动力学。基于一个修正的连续玻尔兹曼方程（MCBE）的两相流，其中的动力学变换的分布函数，包括压力场被引入，以减少相关的数值刚度在高密度梯度，中心矩级联LB公式计算流体运动将被构造。在这个LB计划中，碰撞步骤是规定的各种中心时刻的放松，以他们的平衡，重新制定的压力场通过匹配的基础上变换的麦克斯韦分布的连续平衡。此外，差分处理的源项表示的变化，由于压力场和源项由于界面张力和体力出现在MCBE上的不同时刻的影响是一致的占在这个级联LB求解器，计算压力和速度场。此外，另一个级联LB计划通过修改的平衡将开发解决的相场模型的基础上保守的艾伦-卡恩方程的界面动力学。基于数值模拟的各种两相流的基准问题，在高密度比，并涉及表面张力和切向梯度（Marangoni应力）的影响，我们将验证我们的统一级联LB方法，并证明数值稳定性的改善。
2019-09-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Derivation of Hydrodynamics for Multi-Relaxation Time Lattice Boltzmann using the Moment-Approach
对多弛豫时间格子Boltzmann模型的流体力学极限进行了一般性分析。我们研究多弛豫时间BGK碰撞运营商，构建类似的MRT的情况下，但是，没有明确移动到一个时刻空间表示。相应的“力矩”被导出为所述碰撞算子在速度空间中的左本征向量。因此，我们可以在独立于所选基本速度集的表示中生成守恒方程。我们发现一个显着的自由度在碰撞矩阵的选择和相关的基础上留下的碰撞算子不变。因此，我们可以解释为什么MRT实现在文献中再现相同的流体力学，尽管是基于不同的正交化关系。
2010-11-09 cond-mat.soft physics.comp-ph
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 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
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
Molecular scale contact line hydrodynamics of immiscible flows
通过对不混溶两相流的分子动力学模拟，我们发现流体与固壁之间的相对滑移处处遵循广义Navier边界条件，滑移量与切向粘性应力和未补偿的Young应力之和成正比。后者是由流体-流体界面与其静态配置的偏差引起的。本文给出了一个不混溶流体动力学的连续方程，包括广义Navier边界条件、纳维-斯托克斯方程和Cahn-Hilliard界面自由能。我们的流体动力学模型产生的界面和速度的配置文件相匹配的分子动力学模拟在分子尺度附近的接触线。特别是，在高毛细管数的行为，导致流体-流体界面的分裂，准确地预测。
2003-03-19 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
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
Relaxation-rate formula for the entropic lattice Boltzmann method
本文给出了一个适用于熵格子玻尔兹曼方法（ELBM）的简洁而统一的弛豫率公式。该公式不仅在数值上保证了离散时间H定理，而且充分考虑了与流体力学的一致性。有了这个新的公式，ELBM的计算成本显着降低，该方法现在可以有效地用于广泛的流体力学应用，包括高雷诺数流动。此外，我们证明，流场急剧变化的网格点有效地标记的公式。
2019-04-01 physics.comp-ph
A multi-term solution of the space-time Boltzmann equation for electrons in gaseous and liquid Argon
在最近的一篇论文[1]中，研究了流体动力学状态下液态氩中多余电子的散射和输运，用现代散射理论技术和动力学理论推广了Lekner和Cohen [2，3]的开创性工作。在本文中，讨论扩展到非流体动力学制度，通过发展一个完整的多项时空解的玻尔兹曼方程的电子输运在气体和液体中使用一种新的运营商分裂的方法。一个绿色的功能形式主义被认为是灵活的适应各种实验系统。本文以Percus-Yevick液体和液氩为基准模型，研究了流体力学体系中液体中电子的时空演化。弗兰克-赫兹振荡的时间演化观察液体，在氩中的不相关气体和真正的液体近似之间的速度分布函数分量的时空发展的显着差异。从非流体动力学理论计算的传输特性在很长的时间限制，并在稳态汤森条件下，对流体动力学传输系数的基准。
2015-08-31 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
Moment hierarchy and exact steady-state solutions in a Callaway lattice Boltzmann model for phonon hydrodynamics
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
针对声子流体动力学的 Callaway 格子玻尔兹曼模型，推导了 D2Q8 模型在漫反射壁驱动通道中的精确稳态解，统一描述了碰撞弛豫、矩层级与边界响应。
2026-09-30 physics.comp-ph
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
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
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
Lattice Boltzmann model with self-tuning equation of state for coupled thermo-hydrodynamic flows
提出了一种新的格子Boltzmann（LB）模型和自校正状态方程（EOS），用于模拟热-流体动力耦合流动。速度场由最近发展的密度分布函数的多重弛豫时间LB方程求解，由此可以恢复自调谐状态方程。对于温度场，直接在离散水平上建立了一个新的MRT LB方程。通过在LB方程中引入密度DF相关项，设计总能量DF的平衡矩函数，统一考虑了粘性耗散和压缩功，并通过修正碰撞矩阵，得到了无偏差项的能量守恒方程.通过自校正状态方程和粘性耗散及压缩功实现了热流体动力效应的完全耦合。目前的LB模型是在标准格的基础上发展起来的，在实际应用中可以采用各种EOS。此外，普朗特数和比热比都可以任意调节。此外，边界条件的处理也提出了明智的基础上分解成平衡，力（源），和非平衡部分的DF。质量、动量和能量的局部守恒在边界节点处严格满足。采用三种不同的EOS对热Poiffille流和Couette流进行了数值模拟，数值结果与解析解吻合较好。然后，模拟了瑞利数从$10^3$到$10^8$的大温差方腔内的自然对流。数值计算结果与前人的计算结果吻合较好，进一步验证了本文提出的热-流体动力耦合流动LB模型的正确性。
2018-09-23 physics.comp-ph
Lattice Boltzmann methods for single-phase and solid-liquid phase-change heat transfer in porous media: A review
自30年前引入以来，格子玻尔兹曼（LB）方法在模拟流体流动和模拟流体物理方面取得了巨大成功。由于其动力学性质，LB方法有能力将基本的微观或介观物理，它是特别成功的模拟传输现象，涉及复杂的边界和界面动力学。LB方法可以被认为是一种有效的数值工具，在多孔介质中的流动和传热。此外，由于LB方法固有的瞬态，它是特别有用的调查瞬态固-液相变过程中的界面行为是非常重要的。本文综述了多孔介质中单相和固液相变传热的LB方法在孔尺度和代表性单元体积（REV）尺度上的研究进展。本文首先介绍了LB方法的基本原理和应用。然后介绍了多孔介质中流动和单相传热的REV尺度LB方法和固液相变传热的LB方法。介绍了LB方法在多孔介质单相和固液相变传热中的应用。此外，还介绍了LB法在预测多孔材料有效导热系数方面的应用。最后，讨论了LB方法在相关领域的进一步发展。
2018-01-09 physics.comp-ph
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
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
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
On temperature discontinuity at an evaporating water interface
蒸发质量通量受汽液相界面状态的影响。对于非常相似的压力和质量通量的液态水到自己的蒸汽，界面之间的液体和蒸汽温度在0.14-28 K的范围内的不连续性的报告。这种有争议的不连续性导致了对蒸发的理解和理论模拟的障碍。在这里，通过研究气相输运的玻尔兹曼输运方程求解通过直接模拟蒙特卡罗方法，我们证明了测量的不连续性的强烈影响的边界条件上的蒸汽侧的界面，并不反映界面状态。所有这些研究的蒸发界面上的温度不连续性< 0.1 K。为了准确地捕捉界面状态，蒸汽热通量应被抑制。
2019-09-17 physics.chem-ph physics.comp-ph
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
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
