一款基于 LBM 的流体力学求解器

一款基于 LBM 的流体力学求解器

多层网格

标准 LBM 存在不足:离散速度的方向决定了计算网格类型,也就是说,离散速度方向决定了网格类型必须是均匀笛卡尔网格,才能保证分布函数迁移到正确位置。

这样会导致:1.如果要获得局部区域的精确解,需要对整个计算域进行网格加密,所需的硬件资源和计算时间剧增。

多层网格.jpg

实际情况是存在物理量变化舒缓的区域,无需过密网格,而对于特殊区域例如物面附近,需要更精细的网格。

多层网格难点:不同层网格交界处,需要插值的的物理量不仅宏观量,而且还有微观量即分布函数,如果要保证质量、动量、应力等物理量连续,需要进行特殊处理,同时,因为粗网格每进行一次碰撞迁移的演化,细网格需要进行两次演化,所以不仅需要空间上的插值,还需要时间上的插值。

算例测试

顶盖驱动流

速度场与流线

stream.png

中轴线水平速度对比文献

ux.png

各涡位置坐标对比文献

涡位置.jpg

圆柱绕流——卡门涡街

多层网格下的卡门涡街.png

NACA0012

模型与检测线

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多层网格生成

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检测线速度对比 NASA 官方结果

x=0

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V.png

x=0.25

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x=0.5

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x=0.75

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x=1.0

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单层网格与多层网格加速比测试

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