结合有限体积-晶格博尔兹曼方法用于先进的传热模拟
Yang Zhou1, Alessandro De Rosis1, Alistair Revell1
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering, The University of Manchester, Manchester, M13 9PL UK.
本研究介绍了一个先进的合框架,集成有限体积法 (FVM) 和晶格博尔兹曼法 (LBM) 进行复杂的热流模拟. 新方法提高了多物理问题的数值稳定性和准确性.
科学领域:
- 计算流体动力学 计算流体动力学
- 热物理中的数值方法
- 多相流量建模多相流量建模
背景情况:
- 精确模拟多物理热流对于工程应用至关重要.
- 使用有限体积方法 (FVM) 和格子博尔兹曼方法 (LBM) 的现有合方法在数值稳定性和数据交换方面面临挑战.
- 需要先进的框架来处理复杂的现象,如相变和并联热传输.
研究的目的:
- 开发一个高性能合框架,集成FVM和LBM,用于先进的多物理热流模拟.
- 为了提高基于LBM的热流模拟的数值稳定性和准确性.
- 在接接口上实现无和准确的数据交换.
主要方法:
- 结合有限体积法 (FVM) 和格子博尔兹曼法 (LBM).
- 使用基于中心时刻的碰撞运算符来计算速度和温度场.
- 采用了重建策略,将调整和高阶截断平衡方法结合起来,用于接口数据交换.
- 使用并行位置和交换合库实现,以实现高效的通信.
主要成果:
- 与传统的LBM方法相比,在数值稳定性和准确性方面取得了显著的改进.
- 在FVM-LBM合接口实现了流和准确的数据交换.
- 根据基准问题和复杂的融场景进行验证,显示出卓越的准确性和收性.
- 该框架成功地处理了热传导,联热传递,自然/强迫对流和相变.
结论:
- 拟议的FVM-LBM合框架代表了多尺度热流模拟的重大进步.
- 基于中央时刻的操作员和先进的重建策略提高了LBM的可靠性.
- 该框架为复杂的多物理热流问题提供了强大而可扩展的解决方案.
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