格子玻尔兹曼在多孔介质孔隙尺度气泡输运调控中的应用和MATLAB仿真『需要数据和代码请先私信』

引言

格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）是一种基于介观（mesoscopic）模拟尺度的计算流体力学方法。该方法相比于其他传统CFD计算方法，具有介于微观分子动力学模型和宏观连续模型的介观模型特点，因此具备流体相互作用描述简单、复杂边界易于设置、易于并行计算、程序易于实施等优势。LBM已经广泛地被认为是描述流体运动与处理工程问题的有效手段。当前，已有若干LBM开源软件如OpenLB、MESO等能够并行处理不同尺度下的计算流体力学问题。

LBM方法最初从格子气自动机 (LGA) lattice gas automata 演化而来，McNamara等 (1988)。LBM的主要变量是密度分布函数 density distribution function ，流体的宏观质量和动量均可以通过分布函数表达。

在LBM中，流体区域被分割为一块块的规则格子 lattice ，流体的运动被处理为位于格子点上的流体粒子群的运动，称为 particle package 。每一个 particle package 都有若干速度分量。流体的运动可以通过求解particle package的collision和streaming实现，这个过程由玻尔兹曼方程 Boltzmann equation 控制。

格子Boltzmann方法是一种不同于传统数值方法的流体计算和建模方法。与传统的计算流体力学方法(如有限单元法、有限差分法等)相比，格子Boltzmann方法主要有以下优点:

• 算法简单，简单的线性运算加上一个松弛过程，就能模拟各种复杂的非线性宏观现象;
• 能够处理复杂的边界条件:
• 格子Boltzmann方法中的压力可由状态方程直接求解;
• 编程容易，计算的前后处理也非常简单;
• 具有很高的并行性;
• 能直接模拟有复杂几