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
Lattice Boltzmann Model for Axisymmetric Multiphase Flows
本文提出了一种适用于轴对称多相流的格子Boltzmann（LB）模型。在二维标准格子Boltzmann方程（LBE）中加入源项，使涌现动力学转化到轴对称柱坐标系中。源项是时间和空间依赖性的，并且表示流体相的序参量以及惯性力、粘性力和表面张力力的轴对称贡献。得到了一个有效的显式二阶模型。这是通过考虑离散晶格效应的Chapman-Enskog多尺度分析，使多相流的宏观轴对称质量和动量方程恢复自洽。该模型被扩展到包括减少压缩性的影响。本文研究了粘性液体圆柱形射流通过Rayleigh毛细不稳定性和液滴碰撞形成轴对称平衡液滴的过程以及液滴的振荡、破碎和卫星液滴的形成。计算结果与现有数据的比较表明，令人满意的协议。
2005-03-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Three-Dimensional Multi-Relaxation Time (MRT) Lattice-Boltzmann Models for Multiphase Flow
本文提出了一种三维多相流多重弛豫时间格子玻尔兹曼模型。与Bhatnagar-Gross-Krook（BGK）模型（一种广泛采用的动力学模型）相比，MRT模型中由于粒子群碰撞而引起的弛豫过程的速率可以独立调整。因此，MRT模型提供了一个显着的改善数值稳定性的LB方法模拟较低粘度的流体。我们通过Chapman-Enskog多尺度分析表明，三维MRT LB模型的连续极限行为对应于多相流的宏观动力学方程。我们扩展了3D MRT LB模型，用于表示具有降低的压缩性效应的多相流。通过验证静态液滴的Laplace-Young关系和液滴的振荡频率来评估多相模型。结果表明，与现有的数据和数值稳定性显着增益令人满意的协议。
2006-11-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Unrestricted component count in multiphase lattice Boltzmann: a fugacity-based approach
本文提出并验证了一种基于逸度的格子玻尔兹曼方法，可模拟多达十个化学组分的多相混合物，消除组分数量限制，并通过热力学验证和三元相图展示了其准确性与线性计算扩展性。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Isotropy and spurious currents in pseudo-potential multiphase lattice Boltzmann models
伪势格子玻尔兹曼（LB）模型的多相流模拟中观察到的寄生电流通常被理解为缺乏各向同性的模型生成的相位之间的相互作用力的结果。已经提出了补救措施，以利用更大的支架来计算具有更高阶各向同性的相互作用力。在这篇简短的文章中，我们指出了当前理解的不完整性，并提出了一种新的一致性实现，以更有效地抑制杂散电流。我们还从理论上证明，某些低级别的寄生电流不能通过增加各向同性消除，如果局部流体静力平衡内的扩散界面没有建立在LB模型。
2019-06-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Convection in multiphase flows using Lattice Boltzmann methods
我们提出了高分辨率数值模拟的对流多相流（沸腾）使用一种新的算法的基础上的格子玻尔兹曼方法。我们首先验证了算法的几何和运动学特性。然后，我们进行了一系列的三维数值模拟，在改变相图中的平均属性，并比较对流与无相共存在$Ra \sim 10^7$。我们发现，在存在的成核气泡的非奥贝贝克Boussinesq效应的发展，平均温度分布变得不对称，传热和传热波动增强。我们还表明，小尺度的速度和温度场的属性受到强烈影响的存在下，导致高的非高斯分布在散装的浮力气泡。
2011-11-03 nlin.CD physics.flu-dyn
Multiphase lattice Boltzmann simulations for porous media applications -- a review
在过去的二十年里，格子玻尔兹曼方法已经成为一种越来越流行的工具来计算复杂几何形状如多孔介质中的流动。除了单相模拟允许，例如，多孔样品的渗透率的精确量化，格子玻尔兹曼方法的一些扩展是可用的，其允许在孔隙尺度水平上研究多相和多组分流动。在这篇文章中，我们给出了一个广泛的概述，这些扩散界面模型，并讨论其优点和缺点。此外，我们很快报告包含固体颗粒的多相流，以及实施细节和优化问题。
2016-02-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Physics-Informed Neural Networks for Enhanced Interface Preservation in Lattice Boltzmann Multiphase Simulations
Independent Researcher（独立研究者）
本文提出耦合物理信息神经网络与格子玻尔兹曼方法的框架，通过液滴模拟验证，有效抑制界面扩散，保持界面锐度，提升多相模拟精度。
2025-04-18 cs.AI physics.flu-dyn
Accurate wetting dynamics via a conservative Allen-Cahn based lattice Boltzmann approach for multiphase flows
Roma Tre University（罗马第三大学）；Istituto per le Applicazioni del Calcolo, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会计算应用研究所）
研究多相流精确润湿动力学，提出基于保守艾伦 - 卡恩晶格玻尔兹曼框架的局部几何润湿边界条件，通过虚拟相场值施加接触角，经多种测试验证，能准确模拟相关流动现象，为复杂几何中受润湿控制的流动提供准确可扩展框架。
2026-07-29 physics.flu-dyn
Multiphase Aluminum A356 Foam Formation Process Simulation Using Lattice Boltzmann Method
Shan-Chen模型是一种利用格子玻尔兹曼方法模拟多相流体流动的数值方法。原始的Shan-Chen模型无法准确预测气泡在非水流体中的相互作用行为。在本研究中，我们扩展了Shan-Chen模型，考虑了气泡之间的吸引-排斥障碍的影响。该模型修正了原有Shan-Chen格式中的相互作用和合并准则，以更准确地模拟泡沫金属中气泡的形态。该模型是基于在生长过程中合并气泡之间形成薄膜（窄通道）。当通道内出现速度和压力振荡，随后气泡合并时，膜破裂。通过对A356铝合金的金相图像和数值模拟结果的比较，发现气泡的平均尺寸和分布具有很好的一致性
2017-08-15 cs.CE physics.flu-dyn
Contact angle measurement on curved wetting surface in multiphase lattice Boltzmann method
接触角是表征基材润湿性的基本物理量。虽然它被广泛应用于表面润湿、毛细现象和移动接触线的研究，但在实验和模拟中测量接触角仍然是复杂和耗时的。在本文中，我们提出了一个有效的计划，实时和现场测量的接触角弯曲润湿表面的格子玻尔兹曼模拟。测量结果与不考虑重力影响的球冠法的理论预测吻合得很好。一系列的模拟与不同的液滴大小和表面曲率证实，本计划是网格无关的。在重力环境下，模拟了静止液滴和悬垂液滴在弯曲润湿表面上的变形，验证了该方法的有效性。数值计算结果与实验观测结果高度一致，支持了微观接触角与重力无关的理论分析。此外，该计划被应用到捕获的动态接触角滞后均匀或化学不均匀的曲面。重要的是，精确的接触角测量能够在移动接触线处进行机械分析。本测量方法简单有效，可以推广到各种多相格子玻尔兹曼模型中。
2022-02-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Thermal lattice Boltzmann method for multiphase flows
提出了一种新的多相格子Boltzmann（LB）方法来模拟热输运。当存在相边界时，需要求解能量输运方程。内能由一组额外的分布函数表示，这些分布函数根据模拟被动标量的传输的类似LB的方程而演化。利用粒子间的“赝力”阻止能量的扩散，从而抑制了大密度梯度边界附近的寄生热扩散。用有限差分法计算了压缩功和热扩散。相变的潜热在液体和蒸汽之间的薄过渡层的内侧释放或吸收。这允许避免接口跟踪。对工艺的所有方面进行了几次测试。结果表明，热传导过程的伽利略不变性和标度性以及声速与热容比的正确关系成立。该方法的内能格式扩散小，适用于大范围的多相流传热传质问题。
2017-07-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
accLB: A High-Performance Lattice Boltzmann Code for Multiphase Turbulence on Multi-Gpu Architectures
本文提出accLB，一种基于Fortran的高性能格子玻尔兹曼求解器，通过耦合Allen-Cahn方程与正则化LB方法，利用MPI和OpenACC在多GPU架构上实现多相湍流的高效模拟，并在预百亿亿次系统上验证了其扩展性与物理准确性。
2025-05-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Coupled Level-Set Lattice Boltzmann Method on Adaptive Cartesian Grids
Jülich Aachen Research Center for Simulation and Data Science, RWTH Aachen University and Forschungszentrum Jülich（于利希-亚琛模拟与数据科学研究中心，亚琛工业大学和于利希研究中心）
本文提出一种耦合水平集格子玻尔兹曼方法，用于在自适应笛卡尔网格上模拟液-气多相流，以提高界面跟踪的准确性和效率。
2026-01-09 physics.flu-dyn
Adaptive near-contact repulsion in conservative Allen-Cahn phase-field lattice Boltzmann multiphase model
Roma Tre University（罗马第三大学）；Pontifícia Universidade Católica do Paraná（巴拉那天主教大学）；Istituto per le Applicazioni del Calcolo, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会计算应用研究所）；Center for Life Nano- & Neuro-Science, Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学基金会生命纳米与神经科学中心）；PoreLab, Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学物理系孔隙实验室）
本文提出一种自适应近接触排斥方法，用于解决多相流扩散界面模拟中的薄液膜动力学问题，通过局部排斥流实现抑制虚假合并，保持计算效率和并行计算能力。
2026-08-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Forcing scheme in pseudopotential lattice Boltzmann model for multiphase flows
赝势格子Boltzmann（LB）模型是LB界广泛使用的多相模型。在这个模型中，一个相互作用力，这通常是通过一个强制方案实施，是用来模拟分子间的相互作用，导致相分离。因此，该强迫方案预计将在赝势LB模型中发挥重要作用。在本文中，我们的目的是解决一些关键问题，在赝势LB模型的强迫方案。首先，对单-陈强迫方案和精确差分强迫方案进行了理论和数值分析。这两个计划的性质和恢复宏观方程将显示。其次，通过理论分析，揭示了赝势LB模型中不同的强迫方案表现出不同性能的现象背后的物理机制。此外，在分析的基础上，我们将提出一个改进的强迫方案，并数值证明，改进的方案可以被视为一种替代方法，实现热力学一致性的赝势LB模型。
2012-04-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Thread-safe multiphase lattice Boltzmann model for droplet and bubble dynamics at high density and viscosity contrasts
本文提出高阶线程安全格子玻尔兹曼方法，结合保守Allen-Cahn界面捕捉方程，模拟高密度与黏度对比的液滴和气泡动力学，并在GPU架构上验证了其准确性与高性能计算潜力。
2025-01-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Local volume-conserving lattice Boltzmann model for incompressible multiphase flows
针对经典Cahn-Hilliard方程两相体积不守恒问题，本文结合轮廓校正与level-set方法提出修正方程，并构建精确界面捕捉LB模型，数值实验验证其局部体积守恒与小液滴界面表征优势。
2025-05-16 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann framework for multiphase flows by Eulerian-Eulerian Navier-Stokes equations
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica（意大利国家计量研究所）
本文提出一种新的格子玻尔兹曼框架，用于求解欧拉-欧拉多相流方程，无需有限差分修正，可处理大密度比和真实阻力系数关系，为高性能计算和新型并行硬件模拟多相流提供新途径。
2025-01-05 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Highly Efficient Lattice-Boltzmann Multiphase Simulations of Immiscible Fluids at High-Density Ratios on CPUs and GPUs through Code Generation
本文提出了一种基于保守Allen-Cahn模型的多相格子玻尔兹曼方法的高性能实现方法，该方法支持高密度比和高雷诺数。元编程技术用于自动为CPU和GPU生成优化代码。耦合模型在高级符号描述中指定，并通过自动转换进行优化。通过计算核的融合减少了所得到的算法的内存占用。屋顶线分析证明了在单个GPU上生成代码的出色效率。由此产生的单个GPU代码已被集成到多物理场框架waLBerla中，以在大型域上运行大规模并行模拟。通信隐藏和支持GPUDirect的MPI产生近乎完美的缩放行为。缩放实验是在Piz Daint超级计算机上进行的，该计算机具有多达2048个GPU，模拟了数百个完全解析的气泡。此外，验证的实施中所示的物理相关的三维气泡在水中上升。
2020-12-11 cs.MS cs.PF physics.flu-dyn
Higher-order Tuning of Interface Physics in Multiphase Lattice Boltzmann
本研究提出利用Shan-Chen多相模型力模板自由度，通过格子压力张量调节高阶导数项系数，实现对表面张力和Tolman长度的精确控制，为相变流体动力学高保真建模提供新工具。
2025-05-29 cond-mat.stat-mech nlin.CG physics.flu-dyn
Continuum Free-Energy formulation for a class of Lattice Boltzmann multiphase models
结果表明，非理想格子流体的Shan-Chen（SC）模型可以通过简单地加入梯度力而符合伪自由能原理，梯度力的表达式是唯一地用流体密度表示的.这个额外的长期数字显示，提供相当可以忽略不计的影响，在相分离过程中的系统演变。据我们所知，SC模型的这些重要性质以前没有被注意到。在目前的工作中开发的方法是基于连续分析：进一步的扩展，更符合离散晶格理论（X。Shan，{ \it Phys Rev E}，{ \bf 77} 066702（2008））。
2009-01-29 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
An efficient three-dimensional multiple-relaxation-time lattice Boltzmann model for multiphase flows
本文提出了一种适用于多相流模拟的具有多重弛豫时间碰撞算子的三维格子Boltzmann模型。这个模型是我们以前的二维模型（H。梁湾，澳-地C.施，Z. L. Guo和Z. H. Chai，Phys. Rev. E. 89，053320（2014））到三维，使用用于Chan-Hilliard方程（CHE）的D3 Q7（三维中的七个离散速度）晶格和用于纳维-斯托克斯方程（NSE）的D3 Q15晶格。由于采用了较小的网格速度数，在模拟真实三维流动时，计算效率得到了显著提高，同时通过chapman-Enskog过程，该模型能够正确地恢复到CHE和NSE。通过两个基准界面跟踪问题，将本文提出的MRT模型与单弛豫时间模型和三维LB模型进行了比较，数值结果表明，本文提出的MRT模型在界面捕捉的精度和稳定性方面都有了显著的提高.所开发的模型也能够处理具有非常低的粘度的多相流体，由于使用的MRT碰撞模型，这是通过模拟在不同的雷诺数的经典瑞利-泰勒不稳定性证明。在这项工作中考虑的最大雷诺数达到$4000$，这是大于那些几乎以前的模拟。研究发现，在高雷诺数下，不稳定性导致界面结构更加复杂。
2015-07-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann modeling of multiphase flows at large density ratio with an improved pseudopotential model
赝势多相格子Boltzmann（LB）模型因其概念简单、计算效率高而受到广泛关注。在这项工作中，我们的目标是扩展的赝势LB模型模拟多相流在大密度比和相对较高的雷诺数。首先，根据我们最近的工作[李等人，物理学修订版E。86，016709（2012）]，提出了一种改进的多弛豫时间赝势LB模型的强迫方案，以实现模型的热力学一致性和大密度比。其次，通过考察Carnahan-Starling状态方程中参数a的影响，发现界面厚度近似与1/sqrt（a）成正比。在大密度比下，采用较小的α将导致较宽的界面厚度，这可以减少杂散电流，提高赝势模型的数值稳定性。此外，还发现在赝势模型中，通过增大汽液两相的运动粘度比，可以得到较低的液相粘度。通过对静止液滴和液滴振荡的数值模拟，验证了改进的赝势LB模型的有效性。利用改进的模型和上述处理方法，在雷诺数为40 ~ 1000，密度比大于500的条件下，对液滴在薄液膜上的飞溅进行了数值模拟。正确再现了液滴飞溅的动力学，发现预测的扩散半径服从文献中报道的幂律。
2013-04-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Improved third-order scheme in pseudopotential lattice Boltzmann model for multiphase flows
Central South University（中南大学）；Yangtze University（长江大学）
本文提出改进的三阶方案以抑制相界面处的虚假速度振荡，通过分析两相泊肃叶流的离散层面，验证了该方案在不同界面情况下的有效性，展示了其在减少拖曳力高估和获得可靠结果中的重要性。
2026-04-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A consistent and conservative diffuse-domain lattice Boltzmann method for multiphase flows in complex geometries
提出一种基于扩散域的相容且守恒格子玻尔兹曼方法，用于复杂几何中的多相流模拟，无需直接处理不规则边界条件，并通过数值实验验证了其准确性和高效性。
2023-11-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Modeling realistic multiphase flows using a non-orthogonal multiple-relaxation-time lattice Boltzmann method
本文提出一种基于非正交基向量的三维MRT-LBM，简化了空间转换并提升跨格子可移植性，扩展至大密度比多相流后，通过基准案例和液滴撞击等真实场景验证了其稳定性与准确性。
2023-06-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Vortex dynamics and air entrainment in dam break wave impacting on vertical walls: A multiphase lattice Boltzmann study
Roma Tre University（罗马第三大学）
研究溃坝波冲击垂直壁面时的涡旋动力学与空气卷入，采用基于格子玻尔兹曼方法的两相数值模型模拟，发现压力峰值受波前偏转和局部曝气影响，且大空气腔形成或因建模假设，凸显近壁剪切在射流破碎动力学中的作用。
2026-07-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann models for the hydrodynamic equations in multiphase flow with high density ratio
Simulia R\&D, Dassault Systémes Americas Corp., Waltham, MA 02451,USA.
本文提出了一种基于格子动力学方案的新型格子玻尔兹曼模型，用于高密度比多相流中提高流体动力学方程的精度和鲁棒性。
2025-11-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Implementation of contact angles in the pseudopotential lattice Boltzmann simulations with curved boundaries
赝势多相格子Boltzmann（LB）模型是LB界中模拟多相流的一种非常流行的模型。当多相建模涉及固体边界时，需要数值方案来模拟固体边界处的接触角。在这项工作中，我们的目标是调查的实施接触角的赝势LB模拟弯曲边界。在赝势LB模型中，接触角通常通过采用固-流相互作用或指定恒定的虚拟壁面密度来实现。然而，它示出的固体-流体相互作用方案产生非常大的寄生电流在模拟中涉及弯曲的边界，而虚拟密度方案产生一个非物理的厚传质层附近的固体边界，虽然它给出了小得多的寄生电流。我们还将相场方法中的几何公式化方案推广到赝势LB模型。然而，与固体-流体相互作用方案和虚拟密度方案相比，几何公式化方案相对难以实现弯曲边界，并且不能直接应用于三维空间。通过分析这三种方案的特点，提出了一种改进的虚密度方案，用于弯曲边界赝势LB模拟中的接触角计算，该方案在保留原虚密度方案优点的同时，不受固体边界附近较厚传质层的影响，简单、易于实现和低杂散电流。
2019-11-05 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
Fluid-Structure Interaction with the Entropic Lattice Boltzmann Method
我们提出了一种新的流体-结构相互作用（FSI）计划，使用熵多弛豫时间格子玻尔兹曼（KBC）模型的流体域结合非线性有限元求解器的结构部分。通过与文献数据的比较，我们证明了所提出的方案对于各种具有挑战性的设置的有效性。除了验证，我们扩展了KBC模型的多相流和耦合有限元求解器。通过模拟液滴对弹性超疏水表面的冲击，证明了熵多弛豫时间模型在复杂流固耦合应用中的鲁棒性和可行性。
2017-10-06 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulation of three-phase flows with moving contact lines on curved surfaces
在格子玻尔兹曼方法的框架下，发展了一种模拟任意复杂表面上含移动接触线的三相流动的数值方法。在这种方法中，不混溶的三相流是通过一个多松弛时间的颜色梯度模型，它不仅允许一个完整的范围内的界面张力，但也产生稳定的结果，为广泛的粘度比。引入特征线模型实现润湿边界条件，该模型不仅易于实现，而且能够处理任意复杂的具有指定接触角的边界。开发的方法首先验证了Janus液滴休息在一个平面上，一个完美的Janus液滴沉积在一个气缸上，和毛细管侵入的三元流体的各种粘度比的模拟。然后，它被用来研究一个复合液滴受到均匀的来流通过一个多柱结构，其中三个不同的值的表面润湿性被认为是。模拟结果表明，表面润湿性对液滴的动力学行为和最终流体分布有重要影响。
2021-02-09 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
JAX-LaB: A High-Performance, Differentiable, Lattice Boltzmann Library for Modeling Multiphase Fluid Dynamics in Geosciences and Engineering
Department of Earth and Environmental Engineering, Columbia University（哥伦比亚大学地球与环境工程系）
本文推出基于JAX的可微格子玻尔兹曼库JAX-LaB，面向多相流体建模，经基准验证性能优异，可支撑地球科学与工程领域相关仿真应用。
2025-11-15 cs.DC physics.comp-ph physics.flu-dyn
Pore-scale simulation of multicomponent multiphase reactive transport with dissolution and precipitation
多组分多相反应输运过程是能源与环境系统中广泛存在的一种过程。针对这类复杂的输运过程，建立了基于格子玻尔兹曼方法（LBM）的孔隙尺度两相多相混合模型，将每一相都看作是可互溶组分的混合物，采用多组分多相赝势LB模型模拟大密度比的液-气流体流动，采用质量输运LB模型求解溶质在相应溶剂中的输运，并对不同溶质浓度下的输运过程进行了数值模拟。并通过界面跟踪方案捕捉溶解-沉淀过程中液-固界面的动态演化。该模型可以预测耦合的多物理化学过程，包括多相流，多组分传质，均相反应在散装流体和非均相溶解-沉淀反应在流体-固体界面，并在孔隙尺度上的固体基质几何形状的动态演化。然后将该模型应用于页岩气/石油工业中遇到的物理化学系统，涉及多相流，多组分反应传输和溶解-沉淀，在给定温度下，其速率可以是几个数量级不同的几个反应。详细研究和讨论了孔隙尺度现象和不同子过程之间的复杂相互作用。
2014-10-14 physics.flu-dyn
Thermokinetic model of compressible multiphase flows
我们提出了一种新的动力学理论建模方法，使其相应的状态方程所提出的一个通用的，真正的气体模拟。该模型是基于质量，动量和能量守恒，不像格子玻尔兹曼模型，能够模拟流体表现出液体-蒸汽相变在超临界和亚临界状态。在新的动力学理论中，通过对离散粒子速度的重新标度，可以引入任意的状态方程，不同的实际气体热力学基准表明，所提出的方法可以处理大范围的可压缩多相流。
2020-02-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the consistency of pseudo-potential lattice Boltzmann methods
本文推导了伪势格子玻尔兹曼方法在扩散尺度下的收敛PDE，建立参数与物理性质的直接联系，实现SI单位参数化，并在OpenLB中验证了二阶收敛性，展示了其稳健性和实用性。
2025-04-21 physics.flu-dyn
Discrete Boltzmann multi-scale modeling of non-equilibrium multiphase flows
本文的目的是双重的：第一是制定和验证一个多尺度离散玻尔兹曼方法（DBM）的基础上的密度泛函动力学理论的热多相流系统，从连续过渡流制度;第二是提出一些新的见解热流体动力学非平衡（THNE）的影响，在相分离过程中。从方法上讲，DBM包括三个主要支柱：（i）确定最少的动力矩关系，这是描述连续流体力学范围之外的显著THNE效应所需要的，（ii）构造恢复所有期望的动力矩的适当的离散平衡分布函数，（iii）检测、描述、基于非平衡分布矩（$f-f^{(eq)}$）的THNE的介绍和分析。适当的附加高阶热力学动力学矩的结合大大扩展了DBM的处理较大值的液体-蒸气密度比，抑制寄生电流，并确保质量-动量-能量守恒的能力。与仅具有一阶THNE的DBM（GAN et al.软物质11，5336）相比，该模型获得了超过三阶超Burnett水平的动力学矩，并且即使当局部Knudsen数超过$1/3$时，对于弱、中等和强THNE情况也是准确的。在物理上，THNE与有关物理参数之间的线性关系的终点提供了一个明确的标准，以确定系统是否接近或远离平衡。此外，表面张力对界面附近的THNE有抑制作用，但通过界面的平滑和加宽，使THNE的范围扩大，强度增强。
2022-09-05 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Capillary flow simulation with the phase-field-based lattice Boltzmann solver
Simulia R\&D, Dassault Syst e mes Americas Corp. , Waltham, MA 02451,USA.
本文提出基于相场的格子玻尔兹曼求解器，用于高精度模拟毛细流，通过优化润湿性和摩擦模型，实现了对多种多相流场景的准确再现。
2025-11-30 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
Achieving tunable surface tension in the pseudopotential lattice Boltzmann modeling of multiphase flows
在本文中，我们的目的是解决一个重要的问题，赝势格子玻尔兹曼（LB）模型，这引起了人们的关注，作为一个介观模型模拟复杂流体的界面动力学，但遭受的问题，表面张力不能独立的密度比调谐。在文献中，设计了多范围电位来调节表面张力[Sbragaglia等人，E 75，026702（2007）]。然而，最近发现，当采用多量程电位调节表面张力时，体系的密度比会发生变化。因此，在本工作中提出了一种新的方法。其基本策略是在LB方程中加入源项，以调节赝势LB模型的表面张力。所提出的方法可以保证表面张力的调整不影响赝势LB模型的机械稳定性条件，从而提供了对表面张力和密度比的单独控制。同时，它仍然保留了赝势LB模型的介观特征和计算简单性。对静止液滴、毛细波和液滴在薄液膜上的飞溅进行了数值模拟。数值结果表明，该方法能够在很宽的范围内实现表面张力的可调，并且在调节表面张力时，密度比保持不变.
2013-10-14 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Color-gradient lattice Boltzmann modeling of wetting boundary condition on curved solid boundaries
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）；Thoughtworks（思特沃克）
提出一种用于格子玻尔兹曼方法中弯曲固体边界的润湿边界条件，通过更新固体相内虚节点的序参量值，在NVIDIA A100 GPU上验证了模型处理大密度和粘度对比的能力，并与解析解/其他数值工作吻合良好。
2026-05-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Robust Lattice Boltzmann Method for Interface-Bound Transport of a Passive Scalar: Application to Surfactant-Laden Multiphase Flows
本文提出一种鲁棒中心矩格子玻尔兹曼方法，结合Jain-Mani变量变换求解界面约束标量输运方程，并与CACE及两流体流动求解器耦合，成功模拟了含表面活性剂液滴在剪切流中的变形与破碎。
2025-04-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Finite Element Lattice Boltzmann Simulations of Contact Line Dynamics
格子玻尔兹曼方法已经成为模拟各种流体流动的标准技术。然而，传统的格子玻尔兹曼方法由于动量和空间离散的内在耦合，限制了其在规则格子上的应用。替代非格子玻尔兹曼计划存在的单相和多相流，解耦的速度离散化从底层的空间网格。目前的研究扩展了这些非格方法的适用性，通过引入有限元公式，使模拟接触线动力学部分润湿的流体。这项工作阐明了该计划的实施，并提出了基准实验表明，该计划减少了两个数量级的伪电流在液-气界面相比，一个节点的实施，并允许准确地预测的平衡态在温和的接触角的范围内。
2017-08-15 physics.flu-dyn
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
Onsager-variational-principle-based Lattice Boltzmann Model For Three-phase Dielectric Fluid Flows
College of Science, National University of Defense Technology（国防科技大学理学院）；School of Mathematics and Physics, China University of Geosciences（中国地质大学数学与物理学院）
本文针对现有三相EHD模型缺乏热力学一致性的问题，基于Onsager变分原理提出热力学一致的三相EHD模型，结合格子玻尔兹曼方法开发数值框架，经多基准案例验证后用于模拟液滴在电场及复合流场中的动力学行为，提供了可靠的多相EHD数值工具。
2026-08-07 physics.flu-dyn
Introduction to Perl module lb2d.pm 0.1 for basic Lattice Boltzmann simulations
格子玻尔兹曼方法在解决多相或多组分系统中的复杂边界、非平衡动力学和界面现象等流体力学问题中得到了广泛的应用。lb2d.pm是一个Perl模块，为简单的2D Lattice Boltzmann模拟提供了清晰的框架。给出了该算法的语法和一些基本应用。主要是，新版本0.1使溶质传输和帐户的反应边界导致表面生长。
2014-02-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A low-Mach phase field-lattice Boltzmann-finite difference model for reactive gas flows propagating through complex shaped particle assemblies
本研究提出一种低马赫数相场-格子玻尔兹曼-有限差分模型，通过体积平均推导多相守恒方程，耦合OpenPhase与CANTERA模拟复杂颗粒间反应性气体流动，并经数值与实验验证。
2025-09-10 physics.flu-dyn
Total-Lagrangian vectorial lattice Boltzmann method for finite-strain hyperelasticity with curved boundaries
University of Exeter（埃克塞特大学）
针对曲线嵌入域上的有限应变超弹性问题，提出一种总拉格朗日矢量格子玻尔兹曼方法，通过逐链接边界处理和兼容性投影解决几何不匹配，在笛卡尔网格上保持显式碰撞-迁移更新。
2026-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Evaluation of the Finite Element Lattice Boltzmann Method for Binary Fluid Flows
与常用的格子玻尔兹曼方法相比，非格子玻尔兹曼方法将速度离散化与底层空间网格解耦，从而允许复杂边界的更有效的几何表示。目前的工作结合了基于特征的整合的流步骤与自由能为基础的多相模型由李等。[Journal of计算物理，206（1），2005 ]。这允许模拟时间步长大于弛豫时间的数量级。不像以前的工作Wardle et.等人[Computers and Mathematics with Applications，65（2），2013 ]，其将分子间强迫项集成在平流项中，当前方案局部地应用碰撞和强迫项以用于更简单的有限元公式。一系列彻底的基准研究表明，这并不影响稳定性，该计划能够准确地模拟在大密度和粘度对比的流动。
2016-08-05 physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulations of apparent slip and contact angle in hydrophobic micro-channels
本文应用Shan-Chen多相格子玻尔兹曼方法模拟了两个不同的参数，接触角（静态参数）和滑移长度（动态参数），并通过拟合数值模拟结果，提出了它们之间的关系。通过改变流体颗粒间的相互作用强度（SIF）和流体与固体表面的相互作用强度（SIFS），模拟了一系列的接触角和滑移长度。数值模拟结果表明，应力强度因子和应力强度因子对接触角与滑移长度的关系影响不大。利用所提出的滑移长度与接触角的关系式，进一步推导出了纳米颗粒吸附减阻时所能达到的纳米颗粒直径上限的计算公式。
2013-03-29 physics.flu-dyn
Multicomponent Flow on Curved Surfaces: A Vielbein Lattice Boltzmann Approach
我们开发并实现了一种新的格子Boltzmann格式来研究曲面上的多组分流动，将连续性和纳维-斯托克斯方程与Cahn-Hilliard方程耦合来跟踪二元流体界面的演化。标准的格子玻尔兹曼方法依赖于规则的笛卡尔网格，这使得它通常不适合研究曲面上的流动问题。为了减轻这种限制，我们使用一个vielbein形式主义写下玻尔兹曼方程的任意几何形状，并解决了流体分布函数的演化使用有限差分方法。作为曲面的一个例子，我们专注于环面几何形状，展示了嵌入在环面表面上的流体液滴和条纹的漂移运动。有趣的是，它们在相反的方向上迁移：流体液滴到外侧，而流体条纹到环面的内侧。对于后者，我们证明了全球最小配置是唯一的小条纹宽度，但它成为大条纹宽度的。我们的模拟也与拉普拉斯压力的流体条纹的分析预测，以及它们的阻尼振荡运动，因为它们接近平衡配置，捕获相应的衰减时间尺度和振荡频率。最后，我们模拟的流体动力学和扩散制度的各种形状的环面的相分离的二元流体的粗化动力学，并比较结果对一个平坦的二维表面。我们的格子玻尔兹曼方案可以扩展到其他表面，并耦合到其他动力学方程，开辟了广泛的应用，涉及复杂的流动曲线几何形状。
2019-04-22 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
A thermodynamically consistent and conservative diffuse-interface model for gas-liquid-solid multiphase flows
本文提出一种热力学一致且守恒的气-液-固多相流扩散界面模型，通过三元相场自由能和固相指示函数描述流固耦合与润湿性，并发展格子Boltzmann方法验证其能量耗散和模拟能力。
2023-11-09 physics.flu-dyn
