【摘 要】
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格子Boltzmann（Lattice Boltzmann, LB）方法是近年来出现在计算流体力学中的一个新颖的数值模拟方法,与传统的计算流体力学数值方法（如有限差分法、有限元方法等）不同,LB方法的基础理论是分子运动论和统计力学。自LB方法在1988年首次提出以来,其发展就一直十分迅速,在很多领域得到了成功的应用,展示出独特的优势和潜力。本文将LB方法引入到海岸工程问题的研究中。
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格子Boltzmann（Lattice Boltzmann, LB）方法是近年来出现在计算流体力学中的一个新颖的数值模拟方法,与传统的计算流体力学数值方法（如有限差分法、有限元方法等）不同,LB方法的基础理论是分子运动论和统计力学。自LB方法在1988年首次提出以来,其发展就一直十分迅速,在很多领域得到了成功的应用,展示出独特的优势和潜力。本文将LB方法引入到海岸工程问题的研究中。 本文首先介绍了格子Boltzmann方法的发展过程,详细地阐述了其基础理论和基本思想,并对主要的控制方程作出推导。然后将LB方法应用到一个全新的领域,即振荡层流边界层问题。本文使用LB方法中不可压缩的D 2Q 9模型分别模拟了线性波和椭圆余弦波作用下的振荡层流边界层问题。为了便于处理,我们采用坐标变换的方法,先将振荡层流边界层问题转换为振动平板引起的流动问题,再将其还原为所要模拟的问题。在模拟振动平板引起的流动时,我们在下边界施加了一个周期性变化的作用力作为驱动力,以满足下边界的速度条件,这和传统的反弹格式的边界处理方法有所不同。最后,通过数值模拟结果和理论解的比较,表明LB方法在该领域中的应用是成功的。 本文不仅对振荡边界层问题的研究提出了一种全新的数值模拟方法,对格子Boltzmann方法本身也是一种创新和突破。
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