守恒律偏微分方程的格子Boltzmann方法

来源 :吉林大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zb280048797
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,格子Boltzmann方法(LBM)作为一种计算方法广受关注。尤其是在计算流体领域内,LBM已经成为强有力的工具。格子Boltzmann方法从诞生的那天起其应用研究就引起了大家的广泛关注。本文关注的是格子Boltzmann方法在守恒律偏微分方程中的应用。本文在第一章简要回顾了格子Boltzmann方法的发展历史。第二章中,我们从BGK型的格子Boltzmann方程出发,应用Chapman-Enskog展开和时间多尺度技术,得到了不同时间尺度的系列方程。这些系列方程可以用来构造高精度的格子Boltzmann模型。并且适用于一维、二维以及三维等情况。系列方程还可以写成不同时间尺度守恒律的形式。结合平衡态分布函数的高阶矩,不同时间尺度的守恒律可以写成更优美的形式。在第三章中,我们使用格子Boltzmann方程的系列方程讨论了一般形式的守恒律方程的格子Boltzmann模型的建立,给出了构造格子Boltzmann模型时,高阶矩与方程通量之间的关系。在一维守恒律方程的格子Boltzmann模型中,如果高阶矩的选择可以符合这些条件,就可以得到高阶截断误差的模型。在数值算例中详细讨论了一维情况的守恒律方程的模型建立及误差分析。我们应用格子Boltzmann方程的系列方程构造具有截断误差为O(ε~4)的格子Boltzmann模型,并且得到了色散项和耗散项,并应用Hirt启示性稳定性理论对其进行了分析。在第四章中,我们讨论了守恒律方程中的守恒型Euler方程。同样使用格子Boltzmann方法中的系列方程对Euler方程进行恢复。给出了构造Euler方程的格子Boltzmann模型的一般方法。本章中还给出了一种用于Euler方程的多能级格子Boltzmann模型,并给出了算例。第五章基于Lagrange观点提出了一种隐式Lagrangian格子Boltz-mann方法来研究守恒律方程。我们给出的数值算例表明,在激波和接触间断的模拟上,这个方法的分辨率令人满意。
其他文献
本论文从理论和数值上研究了二维石墨烯的电子性质,我们研究的焦点是在二维石墨烯平面上施加一平行的磁场进而研究其对石墨烯能带结构的影响。随着现代电子工业的发展,特别是计算机技术的进步,使得人们对计算的精度和速度的期望越来越高,然而现有的测量标准仍然依赖于经验的“摩尔定律”,也就是在1965年,Gordon Moore预言了可将大量的晶体管放到一个中心处理器上,这就是今天的CPU,我们知道CPU每年都在
学位
植物的冷胁迫是限制农作物分布和产量的重要因素。拟南芥作为模式生物,是研究植物生理生化水平、基因调控水平以及蛋白质水平表达的重要材料。近年来,在拟南芥冷胁迫条件下的转录组学和蛋白质组学已经取得了一定的进展。特别是蛋白质组学的研究成果揭示了重要的生物学信息,其中膜系统、细胞核、叶绿体作为重要的亚细胞器,在冷胁迫条件下蛋白质水平表达的变化格外受到重视。可是由于技术方面的局限和这个研究领域刚刚起步,其研究
进入二十一世纪以来,越来越多的中国企业开始注意自身在全球范围内品牌形象塑造。而收购国外体育俱乐部无疑是塑造品牌的关键环节。在收购过程中,对于体育俱乐部的价值评估也越来越受到关注。然而,体育俱乐部的估值有其自身的特殊性。体育俱乐部的价值与其战绩的好坏有着紧密的联系,而未来战绩是不确定的,因此体育俱乐部的价值在某种程度上也是不确定的。实物期权理论认为,企业中存在的不确定性能够给企业带来期权价值,这一理
本文主要分为两大部分内容:第一部分(第二章到第三章),我们研究了利用原始对偶内点法求解一般的非线性问题;第二部分也就是第四章,我们分析了用同伦内点方法求解非线性规划问题.对于原始对偶内点法,在第二章,我们提出了一个新的指数障碍函数,并利用原始对偶内点法求解了一个非线性规划问题.在第三章中,Yamashita[75]等人研究了在一般的假设条件下,利用指标函数,能够使得每一个由算法生成的迭代序列的极限
本文围绕多原子分子在单色飞秒激光场中的电离解离进行了研究,通过飞秒泵浦-探测技术试图理解多原子分子电离解离复杂过程。为了进行适当的数值模拟,本文采用了对电离解离过程进行简单分类,归纳为两种基本情况,即中间态直接激发到终态后发生解离和中间态弛豫后激发到终态发生解离。在此基础上建立了数值模拟方法,对泵浦-探测过程产物时间变化进行了模拟计算。实验上使用800 nm飞秒激光泵浦-探测和质谱方法,测量了环己
障碍物反散射问题的研究在雷达探测、地质勘探、声纳定位、无损探测以及医学成像等领域有着重要的应用,而腔体散射与反散射问题在军事领域也有着很重要的研究背景.本文针对二维情形下的一种障碍物反散射问题,以及二维情形下腔体的散射与反散射问题分别给出了有效的数值计算方法.首先本文针对已知唯一入射波下的远场信息,重构物理特性未知的障碍物位置和形状的反散射问题,提出了一种改进的杂交方法.该方法继承了由Kress和
考虑非散度型扩散方程其中m∈R,p>1,q≥0,f(u,x,t)为适当光滑的有界函数.它来源于自然界中许多扩散现象,如无力磁场的阻性扩散,生物种群的生存与竞争,传染病的蔓延等.本文的目的在于研究这类方程解的定性问题.全文共分三章,分别讨论方程的周期解、渐近性及行波解问题.在第一章,我们研究该类方程具齐次Dirichlet边值的时间周期解问题.对于在严格意义下的非散度型方程(m≥1),我们发现指数(
学位
本文主要研究了微分方程中的伪几乎自守问题.全文主要分为三部分.在第一部分,我们给出了伪几乎自守函数的概念以及性质.在第二部分,我们提出如果齐次的常微分方程满足二分性或者三分性,并且非线性项是伪几乎自守的,那么其对应的非齐次常微分方程就存在伪几乎自守解.在第三部分,我们研究了发展方程的伪几乎自守问题.我们发现,如果线性的发展方程是满足某些性质,并且非线性项是伪几乎自守的,则对应的非线性发展方程就存在
词语由基础义生成引申义由此开始词义的不断泛化,这是古今中外普遍存在于语言中的现象。本文以双音复合动词为研究对象,基于数据库追踪探寻了双音复合动词隐喻义泛化的动态过程,并分析了复合动词隐喻泛化义生成过程的特点。我们以“追逐”“释放”“点燃”和“曝光”四个复合动词为例,对其语料库中的数据进行分析,根据分析结果,以量化标准将复合动词泛化划分为五个阶段:修辞化初始、修辞化加速、词汇化初始、词汇化加速、词汇
蛋白质酪氨酸磷酸酶是细胞信号传导过程中的关键酶,与人类病理生理现象密切相关,近年来研究表明,某些人类重大疾病的发生、发展,如肿瘤、糖尿病等都与蛋白质酪氨酸磷酸酶的活力异常相关,因此,对蛋白质酪氨酸磷酸酶的克隆表达及生物学功能的研究具有重要的理论意义和应用前景。本文将现代生物学技术与临床医学相结合,对PTPMEG进行了一系列探索性的研究:1、克隆并纯化了PTPMEG1和PTPMEG2的催化结构域,并