Comparison of free-surface and conservative Allen-Cahn phase-field lattice Boltzmann method
本研究比较了自由表面格子玻尔兹曼方法（FSLBM）与保守的艾伦-卡恩相场格子玻尔兹曼方法（PFLBM）在模拟两相流的能力，其中系统的行为由重相主导。这两种模式进行了介绍，并深入讨论了各自的属性，优点和缺点。用这两种模型模拟了六种数值基准情况，包括（i）驻重力和（ii）毛细波，（iii）液体中的无限制上升气泡，（iv）圆柱形管中的泰勒气泡，以及（v）液滴垂直和（vi）倾斜撞击到液体池中。将模拟结果与文献中的分析模型或实验数据进行比较，得出四个主要结论。首先，所选的PFLBM能够以合理的精度模拟纯粹由表面张力控制的流动。其次，FSLBM，一个尖锐的界面模型，通常需要一个较低的分辨率比PFLBM，扩散界面模型。然而，在驻波的极限情况下，没有观察到这一点。第三，在模拟气泡在液体中的运动时，FSLBM准确地预测了气泡的形状和上升速度，但计算分辨率较低。最后，PFLBM的准确性被发现是敏感的模型的迁移率参数和界面宽度的选择。
2022-11-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A fully conservative discrete velocity Boltzmann solver with parallel adaptive mesh refinement for compressible flows
本文提出了一种并行全守恒自适应网格细化（AMR）的有限体积动力学求解器，结合双种群准平衡Bhatnagar-Gross-Krook离散速度玻尔兹曼模型，严格保持守恒定律，准确恢复宏观矩，显著降低计算成本和内存占用，适用于中等超音速可压缩流体动力学模拟。
2025-03-10 physics.flu-dyn
A comparative study of two Allen-Cahn models for immiscible $N$-phase flows by using a consistent and conservative lattice Boltzmann method
本文使用一致且守恒的格子玻尔兹曼方法，对不可混N相流的两种二阶守恒Allen-Cahn模型进行了数值比较，发现两者精度均佳但模型B在复杂流中更稳定。
2023-06-12 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A positivity-preserving and conservative high-order flux reconstruction method for the polyatomic Boltzmann--BGK equation
本文提出一种保正且守恒的高阶通量重构方法，用于多原子 Boltzmann–BGK 方程，并首次直接求解 Boltzmann 方程完成三维可压缩湍流直接数值模拟，验证了其分辨激波和湍流的能力。
2023-04-18 cs.NA math.NA physics.comp-ph
A conservative, skew-symmetric Finite Difference Scheme for the compressible Navier--Stokes Equations
我们提出了一个完全保守的，反对称有限差分格式转换网格。斜对称性通过第一原理保持了动能，同时避免了中心不稳定机制和数值阻尼。与其他斜对称方案相比，不需要特殊的平均程序。相反，该方案纯粹建立在逐点运算和导数的基础上。可以使用任何显式和中心导数，从而允许高阶和极大的自由度来优化方案。这也允许简单的适应现有的有限差分格式，以提高其稳定性和阻尼性能。
2013-08-30 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
Lattice Boltzmann models based on the vielbein formalism for the simulation of flows in curvilinear geometries
本文研究了标准正交Vielbein场的Boltzmann方程的守恒形式。这种形式主义允许使用任意的坐标系来描述空间几何，以及在动量空间中使用适应的坐标系，该动量空间通过使用维尔拜因与物理空间相联系。利用守恒形式，我们推导出的宏观方程的协变张量符号，并表明，流体动力学极限可以通过Chapman-Enskog展开在Bhatnaghar-Gross-Krook（BGK）近似的碰撞项。我们强调，在这种形式主义，垂直于一些弯曲的边界的动量分量可以被隔离为一个单独的动量坐标，半范围高斯-厄米求积可以应用。我们说明了这种形式主义的能力，考虑两个应用程序。第一个是旋转的同轴圆柱体之间的圆形库埃特流，基准数据可用于所有程度的稀疏，从流体动力学弹道制度。第二个应用涉及逐渐扩展的通道中的流动。我们采用有限差分格子Boltzmann模型的基础上的半范围高斯-厄米求积的漫反射，连同五阶WENO和三阶TVD Runge-Kutta数值方法的平流和时间步进，分别实施。
2019-04-01 physics.flu-dyn
A finite-difference lattice Boltzmann approach for gas microflows
提出了一种用于模拟微尺度器件中气体流动的差分格子玻尔兹曼（LB）模型。该模型采用半程高斯-厄米多项式的根作为离散速度。不同于标准的LB速度空间离散化的基础上的根的全范围厄米多项式，使用节点的正交定义在半空间允许一致的处理动力学边界条件。通过研究一维Couette流和二维驱动空腔流，说明了所提出的LB模型的可能性。数值和分析结果表明，改进的精度在有限Knudsen流动相比，标准LB模型。
2013-08-03 physics.flu-dyn
Graphics processing unit accelerated lattice Boltzmann method simulations of dilute gravity currents
格子玻尔兹曼方法模型为高雷诺数稀重力流的模拟提供了一个新的框架。该数值算法非常适合通过在大规模并行计算机架构上实现来加速。本文提出了两种用格子玻尔兹曼方法模拟锁交换稀重力流的模型，其中最大湍流尺度直接求解。通过将计算导出到图形处理单元来加速三维模拟，并针对雷诺数高达30，000的实验和高分辨率模拟进行验证。格子玻尔兹曼方法模型在关键流动特性的预测方面达到了与传统大涡模拟模型相当的精度。相对于传统方法的计算性能的保守分析表明，所提出的框架减少了两个数量级的模拟时间。因此，它可以被用作开发深度分辨模型的基础，这些模型可以捕捉更多的环境重力流的复杂性。
2022-04-07 physics.flu-dyn
A fractional step lattice Boltzmann model for two phase flows with large density differences
本文通过求解Cahn-Hilliard相场方程和不可压纳维-斯托克斯方程，提出了一种模拟大密度差两相流的分步格子玻尔兹曼方法，并在原Cahn-Hilliard方程中分别加入界面轮廓修正项和通量修正项，以保持界面轮廓的双曲正切性质和体积守恒。利用分数步长方法将修正的Cahn-Hilliard方程分解为两个子方程。一种是在格子Boltzmann方程框架下求解。另一种是用有限差分法求解。与已有的格子玻尔兹曼方法相比，该方法能够将序参量保持在物理意义范围内，有利于界面的精确跟踪.此外，多弛豫时间碰撞模型和高阶紧致选择滤波操作，以提高数值稳定性。该方法可以模拟密度比高达$1000$的两相流体流动。为了验证该方法的精度和性能，给出了几个基准问题，包括圆的单涡变形、液滴的平移、Laplace-Young定律、毛细波和大密度比上升气泡。计算结果与文献中的解析解和数据吻合较好。
2018-12-06 physics.flu-dyn
A total-Lagrangian vectorial lattice Boltzmann method for finite-strain hyperelastic dynamics
Department of Engineering, University of Exeter（埃克塞特大学工程学院）
受线性弹性动力学向量格子玻尔兹曼方法启发，提出一种用于二维有限应变超弹性动力学的全拉格朗日向量格子玻尔兹曼公式，通过将控制方程写为材料速度和变形梯度的守恒一阶系统，并采用D2Q4模板和六分量向量种群实现局部碰撞-流结构。
2026-05-26 physics.flu-dyn
Comparative study and critical assessment of phase-field lattice Boltzmann models for laminar and turbulent two-phase flow simulations
School of Mechanical Engineering, Shandong University（山东大学机械工程学院）；School of Energy and Power Engineering, North University of China（中北大学能源与动力工程学院）；Shandong Scitech Innovation Group Co., Ltd.（山东科创创新集团有限公司）；GuanYun Technology, Co., Ltd.（冠云科技有限公司）
针对相场格子玻尔兹曼模型性能比较有限的问题，本研究系统分析四类代表性模型，通过典型两相流问题评估其多方面性能，发现保守型Allen-Cahn模型在多维度下平衡表现最优。
2025-11-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A linear stability analysis of compressible hybrid lattice Boltzmann methods
提出了标准格子上可压缩混合格子玻尔兹曼方法（HLBM）的谱研究方法。在这个框架中，使用格子玻尔兹曼方法（LBM）来解决质量和动量方程，而有限差分（FD）方案解决能量方程。这两个系统是相互耦合的理想气体状态方程感谢。这项工作的目的是回答一些问题，这些模型的数值稳定性，这在很大程度上取决于数值参数的选择。在这种程度上，几个一维和二维HLBM类的基础上不同的能量变量，制定（原始或保守），碰撞条款和数值方案进行审查。一旦引入适当的校正项，它表明，所有连续HLBM类恢复的Navier-Stokes傅立叶行为的线性近似。然而，当分析其离散对应物时，HLBM类别之间出现了显着差异。指出了在相对高马赫数下出现的多种不稳定机制，并介绍了两种详尽的稳定化策略：（1）通过改变参考温度$T_{ref}$来减小时间步长;（2）通过碰撞算子引入可控的数值耗散$σ$。一个完整的参数研究表明，只有HLBM类的原始和保守的熵方程的基础上发现可用于可压缩的应用程序。最后，创新性地研究了熵类的宏观模态组成。通过这项研究，两个原始的现象，被称为剪切熵和熵剪切传输，突出和标准的二维测试用例确认。
2020-06-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Phase-field-based lattice Boltzmann method for the transport of insoluble surfactant in two-phase flows
本文提出一种二阶相场模型及配套的介观格子玻尔兹曼方法，用于模拟两相流中不溶性表面活性剂输运，并通过基准算例验证了其精度与有效性。
2024-09-01 physics.flu-dyn
Phase-field based lattice Boltzmann model for simulating thermocapillary flows
提出一种简化的相场格子玻尔兹曼模型，通过避免计算空间导数，有效模拟热毛细流动，并验证了其在微通道、液滴迁移及气泡运动中的准确性。
2023-06-20 physics.flu-dyn
Towards pore-scale simulation of combustion in porous media using a low-Mach hybrid lattice Boltzmann/finite difference solver
本文扩展了一种低马赫数混合格子玻尔兹曼/有限差分求解器，用于孔隙尺度下多孔介质中火焰传播与稳定的模拟，并通过通道基准、伪二维多孔燃烧器及随机三维多孔介质算例验证了其有效性。
2023-04-12 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Power-Law Fluid Flow in a Trapezoidal Cavity using the Incompressible Finite-Difference Lattice Boltzmann Method
本研究采用IFDLBM结合坐标变换开展梯形腔幂律流体流动数值模拟，系统考察了Re、幂律指数n和竖直角θ对流动特性的影响，揭示了不同参数下涡结构演化及流态转变规律。
2023-06-13 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
Implicit-Explicit Finite-Difference Lattice Boltzmann Model with Varying Adiabatic Index
在克努森数为零的极限下，由玻尔兹曼方程可以得到理想流体极限。隐式-显式（IMEX）时间步进方案通过以隐式方式处理碰撞项，允许在时间步长的有限值处实现该限制。我们考虑9阶单调性保持（MP-9）计划来实现平流，这是显式处理的IMEX方法。我们减少了计算成本，使用减少的分布函数，这也允许绝热指数变化。我们通过考虑一维和二维设置中的冲击波传播来验证我们的模型的能力。
2019-09-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Invariant conservative difference schemes for shallow water equations in Eulerian and Lagrangian coordinates
本文研究一维浅水方程，构造了适用于任意底部地形的欧拉坐标不变保守差分格式，并利用质量拉格朗日坐标处理移动网格，最后通过数值算例验证了格式的守恒性与有效性。
2020-08-28 cs.NA math-ph math.MP
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
A hybrid lattice Boltzmann and finite difference method for two-phase flows with soluble surfactants
提出一种混合格子Boltzmann和有限差分方法模拟含可溶性表面活性剂的两相流，通过修正的Langmuir状态方程耦合流场与浓度场，验证了其准确性并揭示了表面活性剂对气泡上升的Marangoni阻碍效应。
2023-11-26 physics.flu-dyn
Catalytic flow with a coupled Finite Difference -- Lattice Boltzmann scheme
许多催化剂装置采用通过多孔结构的流动，这导致复杂的宏观质量和热传输。为了揭示反应气体流动的详细动力学，我们提出了一个包罗万象的模型，包括Kang等人的热晶格Boltzmann模型，用于求解气体域中的热量和质量传输，通过热反应边界条件耦合到固体中的热量方程的有限差分求解器，用于反应焓的一致处理。化学表面反应被纳入一个灵活的方式通过通量边界条件在气固界面。我们仔细检查的热FD-LBM基准的宏观运输的气体域以及整个固气界面的焓守恒。我们通过模拟反应性气体流过催化所谓的水煤气变换反应的微孔材料来验证我们模型的适用性。
2020-06-05 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Finite-difference methods for simulation models incorporating non-conservative forces
讨论了二阶常微分方程有限差分数值解的算法。我们特别提到的耗散粒子动力学流体模型的解决方案，并提出了广泛的结果比较与标准的解决方案的方法讨论的算法之一。这些结果表明，在一个二元不混溶流体混合物的相分离和表面张力的成功建模。
1998-08-12 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Lattice Boltzmann solver for multi-phase flows: Application to high Weber and Reynolds numbers
格子玻尔兹曼方法，现在广泛用于各种应用，也已扩展到模拟多相流通过不同的配方。虽然已经应用于许多不同的配置在低韦伯和雷诺数制度，应用到更高的韦伯/雷诺数或更大的密度/粘度比仍然是积极的研究的主题。在这项研究中，通过结合解耦相场公式-保守的艾伦-卡恩方程-和基于累积量的碰撞算子的低马赫数压力为基础的流动求解器，我们提出了一种算法，可用于更高的雷诺数/韦伯数。该算法是通过各种测试情况下进行验证，开始与瑞利-泰勒不稳定性在2-D和3-D，其次是液滴上的液体片的影响。在所有的模拟中，求解器被证明能够正确地捕获流的动态特性，并且与参考结果非常匹配。作为最后的测试案例，该求解器用于在We=8000和Re=1000的情况下，对密度比为1000、运动粘度比为15（与水/空气系统匹配）的薄液膜上的液滴飞溅进行三维建模。结果表明，求解器正确地捕捉指不稳定性在冠边缘和随后的分裂，与文献中报道的实验和数值观测。
2021-01-17 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
Lattice Boltzmann Model for Numerical Relativity
在Bona-Masso公式中，爱因斯坦方程被写成一组通量守恒的一阶双曲方程，类似于流体动力学方程。在此基础上，我们构造了一个数值相对论的格子玻尔兹曼模型。我们的模型验证了完善的测试，表现出良好的协议与分析解决方案。此外，我们表明，通过增加弛豫时间，我们获得稳定的损失的准确性为代价，并通过减少晶格间距，同时保持恒定的数值扩散，我们的模拟的准确性和稳定性提高。最后，为了显示我们的方法的潜力，一个线性缩放法的并行化相对于CPU内核的数量进行了演示。我们的模型代表了使用晶格动力学理论解决引力问题的第一步。
2015-07-28 astro-ph.CO gr-qc physics.comp-ph
A sufficient condition for free-stream preserving in the nonlinear conservative finite difference schemes on curvilinear grids
在可压缩流动的数值模拟中，基于非线性迎风格式的守恒型有限差分法（如WENO 5）在曲线网格上应用时，由于失去了几何守恒定律（GCL）恒等式，可能违反自由流守恒（FP）。虽然以前已经提出了一些关于FP的技术，但没有给出针对该问题的一般规则。本文以WENO 5为例，通过将非线性格式的迎风耗散重新排列为子模板重构的组合，证明了在相同的格式下，如果度量值相同，则迎风耗散在均匀流条件下减小，从而保持自由流条件。根据这一充分条件，构造了新的FP度量WENO5和WENO7。这样就可以保持WENO格式的原始形式。此外，这些格式的精度可以保持以及与一个简单的精度补偿，通过更换的中心部分通量的高阶之一。各种验证表明，目前的FP计划保留了很大的能力，以解决光滑区域准确和捕捉不连续鲁棒。
2021-01-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multiple-distribution-function finite-difference lattice Boltzmann method for incompressible Navier-Stokes equation
本研究提出求解不可压缩Navier-Stokes方程的MDF-FDLBM方法，推导其方程恢复性与局部物理量计算方式，分析其与IFDLBM的稳定性差异，验证了该方法的二阶收敛性、非均匀网格适配性，以及精度与计算效率更优、耗时降低超36%的特性。
2023-06-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann model approximated with finite difference expressions
Conservatoire National des Arts et Métiers（国立巴黎高等工艺学院）；University Paris-Sud（巴黎第十一大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Institut National des Sciences Appliquées de Lyon（里昂国立应用科学学院）；University of Tunis El Manar（突尼斯埃尔马纳大学）
本文提出通过泰勒展开框架改进晶格玻尔兹曼方法，用有限差分替代一阶项并加入非线性项，验证了FD-LBM在二维流体问题中的有效性。
2018-03-01 cs.NA math.NA physics.comp-ph
A conservative diffuse interface method for two-phase flows with provable boundedness properties
由于数值过冲和下冲与其色散误差相关，中心有限差分格式在两相流的相位指示函数平流的上下文中一直被避免。然而，我们将展示，对于不可压缩流，在特定的扩散界面模型的背景下，可以保持相场的有界性，同时还利用低成本和易于实施的中心差异来构建对流项的非耗散离散化方案。这是可能的，通过结合平流和重新初始化步骤的保守水平集方案所介绍的奥尔森和Kreiss [J.计算。物理、210，225（2005）]以形成类似于Chiu和Lin [J. Comput.物理、230，185（2011）]。而不是诉诸专门的迎风方法，在这些文章中，我们证明了相场的有界性是保证某些选择的自由参数（$ε$和$γ$），我们提出了一个特定的中心差分方案。建议的离散保守和有界相场方程，这是免费的任何重新初始化或质量重新分配，具有理想的属性，可以利用在耦合有限差分离散的两相动量方程。此外，与现有的保守和有界两相流方法相比，所提出的方法具有竞争力的精度与成本的权衡，小的内存需求，易于实现和良好的并行性，为现实的两相流计算提供了一个可行的替代方案。
2018-05-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hybrid Lattice Boltzmann/Finite Difference simulations of viscoelastic multicomponent flows in confined geometries
我们提出了粘弹性流体的数值模拟的基础上的混合算法相结合的格子玻尔兹曼模型（LBM）和有限差分（FD）计划，前者用于模拟宏观流体动力学方程，后者用于模拟聚合物动力学。采用粘弹性流体的本构方程，引入了具有Peterlin封闭的可伸缩非线性弹性哑铃（FENE-P）的聚合物动力学。数值模型首先通过表征各种配置中的稀均质溶液的流变行为来基准化，包括稳态剪切、拉伸流、瞬态剪切和振荡流。作为复杂性的升级，我们研究了存在非理想多组分界面的模型，其中不相容性被引入到使用“Shan-Chen”模型的LBM描述中。本文研究了在简单剪切作用下，牛顿（粘弹性）基质中的受限粘弹性（牛顿）液滴的问题，并将数值结果与各种理论模型的预测进行了比较。拟议的数值模拟探讨的问题，LBM的能力从来没有量化之前。
2016-07-25 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Efficient Alternative Finite Difference WENO Schemes for Hyperbolic Systems with Non-Conservative Products
本文面向含非守恒乘积的双曲系统，提出波动形式的 AFD-WENO 格式，可兼容任意 Riemann 求解器，并在无非守恒乘积时精确退化为通量守恒形式。
2024-03-02 cs.NA math-ph math.MP
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
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
Reformulated dissipation for the free-stream preserving of the conservative finite difference schemes on curvilinear grids
本文发展了一种新的曲线网格上的高阶迎风守恒型有限差分格式的自由流保持方法。这种FP方法通过从原始迎风保守FD格式的局部模板中的每个单元中心值中减去参考单元面流状态来简化，这有效地导致了重新表述的耗散。该方法不需要修改迎风格式的原始形式，便于实现。此外，所提出的方法消除了传统的FP保守FD计划，需要一个一致的离散化的网格度量和通量的约束。这样，对于网格质量较差的工程问题，可以采用低阶格式进行数值模拟，而高阶格式则可以用来逼近流态，提高计算精度。在通过两个简单的算例证明了严格的FP性质和精度量级后，我们考虑了各种验证算例，包括绕圆柱的超声速流，绕三段翼型的亚音速流，绕ONERA M6机翼的跨音速流等，以表明该方法适用于包含复杂几何形状的广泛的流体动力学问题。此外，这些测试案例还表明，离散的度量顺序没有显着的影响，数值结果，如果网格分辨率不够大。
2021-01-13 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Chromodynamic multi-relaxation time lattice Boltzmann scheme for fluids with density difference
我们在Dellar（P. J. Dellar，Phys.Rev.E. 65，036309（2002），J. Comput. 190，pp 351（2003）），用于模拟具有密度对比的等温、不混溶流体流动的多重弛豫时间（MRT）、色动力学、多组分晶格玻尔兹曼方程（MCLBE）方案。它是基于Lishchuk的方法（J. U。Brackbill，D. B. Kothe和C. Zemach，J.Comp.Phys.100，335-354（1992），S. V. Lishchuk，C. M.凯尔和我。Halliday，Phys. Rev. E. 67（3），036701（2），（2003））和d 'Ortona等人（U. D'Ortona，D. Salin，M.谢普拉克河B. Rybka和J.R. Banavar Phys. Rev. E. 51，3718，（1995））。我们专注于基本模型的可验证性，但确实将我们的一些数据与以前的方法相关联，这是由于Ba等人（Y。Ba，H.刘，智-地李角Kang和J. Sun，Phys.Rev.E94，023310（2016））和更早的Liu等人（H. Liu，中国粘蝇A. J. Valocchi和Q. Kang，Phys.Rev.E85，046309（2012）），他开创了大密度差色动力学MCLBE并显示了MRT碰撞模型的实际益处。具体来说，我们测试在何…
2020-05-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Spatial Coupling of a Lattice Boltzmann fluid model with a Finite Difference Navier-Stokes solver
在多尺度、多物理场应用中，越来越需要耦合数值求解器，每个求解器都应用于问题的不同部分。在这里，我们考虑的情况下，耦合的格子玻尔兹曼流体模型和有限差分Navier-Stokes求解器。耦合的实施，使整个计算域可以分为两个区域，与FD求解器上运行的其中一个和LB上的另一个。我们展示了两种方法的各种物理量应如何相关，以确保在区域之间的界面处的平滑过渡。我们证明了该方法的可行性Poietille流，其中LB和FD计划使用相邻的子域。同样的想法也可以发展到耦合LB模型与有限元或有限元计算。开发这种类型的耦合的动机是，根据流动的几何形状，一种技术可以更有效，更少的内存消耗，或在某些区域（例如，边界附近）比另一种技术更合适，而对于同一系统的其他部分则相反。我们还可以想象，一个给定的系统解决，说FD，可以在一些空间区域中增加一个新的物理过程，更好地处理LB模型。我们的方法允许我们只修改相关区域，而不改变其余的计算。
2005-11-29 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
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
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
Phase-field-based lattice Boltzmann modeling of large-density-ratio two-phase flows
本文提出了一个简单而精确的格子Boltzmann（LB）模型，该模型能够处理大密度差的不混溶两相流。该模型采用两个LB方程，其中一个用于求解守恒的Allen-Cahn方程，另一个用于求解不可压的纳维-斯托克斯方程。在纳维-斯托克斯方程的LB方程中，精心设计了一个新的强迫分布函数，使之比现有的LB模型简单得多。此外，该模型可以实现优越的数值精度相比，以前的Allen-Cahn型LB模型。几个基准的两相问题，包括静态液滴，分层Poiffille流，和Spinodal分解进行了模拟，以验证本LB模型。结果表明，该模型在LB群体中可以获得相对较小的虚假速度，数值计算结果与解析解或已有结果吻合较好.最后，我们利用该模型研究了液滴与大密度比（1000）的薄液膜的碰撞，雷诺数范围为20 ~ 500。该模型成功地再现了液滴飞溅现象，数值预测的液滴扩散半径符合文献报道的幂律规律。
2017-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulation of separation phenomenon in a binary gaseous flow through a microchannel
二元混合气体的分离是微尺度流动不同于常规尺度流动的特征现象之一。本文采用格子玻尔兹曼方法和扩散-反弹（DBB）边界条件研究了二元混合气体在微通道中的分离。在不同摩尔分数、压力比和努森数下，测量了He-Ar和Ne-Ar系统的分离度和分离速率。结果表明，在相同摩尔分数下，He-Ar混合气体中的分离现象比Ne-Ar混合气体中的分离现象更明显，这是由于He-Ar混合气体中的分子质量比较大所致。此外，压力比的增加减小了两种物质之间的分子速度差，分离现象变得更弱。然而，随着努森数的增加，气体分离增强。这是因为所产生的稀疏效应减少了两种物质的气体分子之间的相互作用，从而增加了分子速度的差异。
2016-03-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Cross Correlators and Galilean Invariance in Fluctuating Ideal Gas Lattice Boltzmann Simulations
我们分析了Adhikari格子玻尔兹曼方法[Europhys. Lett. 71，473（2005）]，并发现只要考虑稳定系统，即使对于小波长，它也显示出与理论的极好的一致性。这与其他有限差分和旧的格子玻尔兹曼实现相反，这些实现仅在大波长的限制下显示收敛。特别是交叉关联函数消失到小于0.5%。然而，对于较大的平均速度，伽利略不变性的违反表现出自己通过类似于那些早期的实现的幅度的错误。
2010-10-07 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Convergent and conservative schemes for nonclassical solutions based on kinetic relations
DEN/DANS/DM2S/SFME/LETR, CEA Saclay（CEA萨克雷）
针对双曲守恒律的非经典解，提出一种完全守恒的有限差分格式，通过重构技术实现与指定动力学关系的一致性，数值验证了收敛到物理有意义的解。
2007-12-21 cs.NA math.AP math.NA
A conservative discontinuous Galerkin scheme for the 2D incompressible Navier--Stokes equations
本文考虑二维不可压纳维-斯托克斯方程的守恒离散。我们提出了一个扩展的Arakawa的经典有限差分格式的流体流动的涡流函数制定高阶间断Galerkin近似。此外，我们展示了数值模拟，证明了该计划的准确性和验证的守恒性质，这是必不可少的长时间的整合。此外，我们讨论了大规模并行实现的图形处理单元。
2013-11-29 cs.NA math.NA physics.comp-ph
