| 查看: 3924 | 回复: 25 | |||||
| 当前只显示满足指定条件的回帖，点击这里查看本话题的所有回帖 | |||||
[交流]
LBM方法演化控制方程是否应该考虑外力项？已有5人参与
|
|||||
|
查阅了一些常见的LBM代码，其中演化方程： f=f+tau*(feq-f) 其中tau为弛豫时间，feq为稳态分布函数 然而在一个poiseuille流的模拟代码中，采用的演化方程考虑了外力项： f=f+tau*(feq-f)+dt*F 其中F为外力 考虑外力项对最终模拟计算的结果有怎样的影响呢？何时要考虑呢？ 本人LBM新手，希望与这方面的朋友相互交流讨论（QQ 2241790403） |
回复此楼» 收录本帖的淘贴专辑推荐
 资源收集 | 科研路上必备 |
» 猜你喜欢
Error in routine lambda (100): wrong # or too many modes
已经有0人回复
-
祈福国自然面上
已经有61人回复
-
物理学I论文润色/翻译怎么收费?
已经有161人回复
-
请问castep计算出的能带图横轴数据缩放因子怎么计算
已经有1人回复
-
Result in Physics 从见刊开始 一般多久可以被SCI收录
已经有26人回复
-
面青地会评时间？？？
已经有8人回复
-
科研求助
已经有1人回复
-
深圳大学高等研究院暑期夏令营
已经有10人回复
-
深圳大学高等研究院暑期夏令营
已经有8人回复
» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
- 中国石油大学出来了
已经有33人回复
3楼2014-10-20 15:03:37
送红花一朵|
非常感谢您的回复 lz是新手，估计要长期使用LBM，主要希望通过学习这个边界条件加深LBM的了解。 您的理解是否是以下两种二选一： （1）采用外力项模型直接修正离散控制方程，采用普通的边界条件 （2）采用无外力项的离散控制方程，但边界条件采用Zou/He边界 a）目前依然在艰难摸索（2）中，已知流体进出口密度进行计算，并且在进出口均采用了Zou/He边界，同时假设进出口Y方向的速度均为零，不知在出口这样处理是否合适？ b）初始化时需要计算弛豫时间tau，通常tau是利用动力粘度niu=L*U0/Re得到的，但对于Zou/He密度（压力）边界，U0未知，是否是需要利用进出口密度差计算压力差G，再利用G求出动力粘度niu？ c）关于LBM计算流程的困惑，之前看过的几个算例都是遵循：迁移并碰撞→边界处理→计算宏观量 的步骤，也有：迁移→边界处理→碰撞→计算宏观量 ，其中计算宏观量这一步是否需要在边界上进行？对于Zou/He密度（压力）边界，在边界处理的过程中就能得到进出口边界上X方向的速度，那应该采用哪种计算流程呢？目前始终无法得到结果，怀疑在这一块我的代码也有问题。 困惑较多，望不吝赐教！ |
5楼2014-10-26 10:41:22
|
非常感谢您的回复 “第一，纠正一些认识上的错误...” 明白您的意思。同时，就（1）和（2）还需根据具体研究的问题进行选择。感觉Zou/He边界条件的适用范围并不广？ “第二，你所说的已知进出口密度...” 总结： （1）密度（压力）边界条件：已知参数为进出口密度rou_in，rou_out，初始密度rou0=1/2（rou_in+rou_out），并假设初始速度V0=0，雷诺数Re （2）速度边界条件：已知参数为进出口最大速度V0_in，V0_out，初始密度rou0，雷诺数Re 对于（1）我已经有大致思路。对于（2）细节处还有困惑，如： a）[Zou/He文献]中所讲需要根据Poiseuille流的NS方程解析解形式给定入口处的y方向速度分布，也即Vx=V0（1-y^2/R^2）,那这样的话用LBM模拟Poiseuille流意义在哪？ b）全场初始化需要初始密度（已定为rou0）和初始速度，那么初始速度该如何确定？1/2（V0_in+V0_out）? “第三，个人感觉，在验证程序可行性时...” “第四，Zou/He边界处理格式得到的是...” 这里困惑最多，如您所述tau对程序的稳定性有着决定性的影响。 根据LBM相关教材，tau=3*niu+0.5，需先计算获得niu值，对于简单的方腔驱动流LBM算例，这样的做法获得了良好的结果。 参考[Zou/He文献]，如果采用密度（压力）边界条件，入口速度U0未知，也即niu值未知，需利用进出口密度差计算压力差G，再利用G求出niu，这里同样利用了Poiseuille流的NS方程解析解形式建立G和niu的关系，如我之前所讲，把NS方程解析解拿到LBM里边来用，这样LBM的意义在哪？ 您所说的直接取tau=1.0，忽略了tau与已知参量的关系，这样的做法对结果是否有影响？ 对于稳定性不佳的情况，获得的结果（取error值最小的时候），是否还有意义？ “第五，关于LBM的计算步骤...” 这一块的问题也是在尝试LBM模拟Poiseuille流时发现的。对于Zou/He边界条件，显然在同一时步中，边界处理应位于迁移过程之后，但在碰撞过程前和后是否有区别？因在边界处理的时候已经得到了边界的速度与分布函数，这些值是否直接看作是碰撞之后的值？还是视为迁移后碰撞前的值，再参与统一的碰撞过程的计算？我在计算中发现似乎是只能将边界处理放在迁移碰撞之后，否则程序不稳定（当然也可能是其他原因导致）。 至于我说的第二种情况来自于我看到的一个个人分享的方腔驱动流LBM算例，作者把何雅玲老师书后的那个代码做了修改，采用迁移-边界处理-计算宏观量-碰撞的步骤。但在碰撞中仅处理非边界的节点。而边界处理时又需要用到相邻的内部节点的分布函数，因此这一块我有些困惑，究竟边界处理与碰撞过程的先后次序怎么安排？似乎同样代码，不同的次序并不都能得到结果。 “第六，不知LZ参考的哪本教材...” 目前用的就是[格子Boltzmann方法的理论及应用，何雅玲 王勇 李庆 编著]一书。 |
7楼2014-10-27 13:48:07
|
非常感谢您的回答 （1）关于我所说的 根据NS方程解析解的形式进行边界初始化赋值 一点，困惑在于把所需求解的问题的理论结果用到这个问题的数值计算中，是否合理？或者更根本的，LBM的出发点是用描述分布函数的演化规律，本质上应该是能模拟所有微尺度或宏观尺度的流体流动过程，而不需要任何假设条件的。 我今后的学习可能要涉及到一些非常规的流动过程，比如非线性流体，按照上述的说法，LBM应该也是适用的！？ （2）关于LBM步骤一问，“迁移-边界处理-计算宏观量-碰撞”与“碰撞-迁移-边界处理-计算宏观量”的确是同一循环过程，我的疑问在于，在碰撞处理的时候，是对全场（包括边界）进行，还是只对内部（非边界）进行，这两种的结果是不一样的，并且具体计算的时候前一种做法并不好。计算宏观量这一步亦然。 （3）对于稳定性不佳的情况，获得的结果（取error值最小的时候），是否还有意义？ 代码中我选择输出每一时步计算得到的全场流速（已经运算了一定的次数），但由于程序是不稳定的，最后不能收敛，那我选择error值最小的那一个结果，是否还能代表全场的流速分布？ |
9楼2014-10-28 16:09:47
11楼2014-10-29 10:18:47
|
之前没收到小木虫的回复提醒，所以到现在才看到。非常感谢您的回复！ 1）LBM计算的最后获得稳定并输出结果，问：这个计算的稳定是否是指物理上真实的流场稳定？如是，那么LBM模拟非定常流动过程怎么能获得稳定呢？ 2）设想：将LBM计算过程中，从最初到最后稳定的每一个时步中得到的全场流速结果输出，画出流场图后连接起来，是否就是反映流场从开始到稳定的动态变化过程？最近发现Comsol中有二维圆柱绕流的例子，并且能够查看t=0到最后稳定的过程中，每一时刻的流场图。 4）在几篇中文文献中看到，多弛豫（MRT）LBM模型能够处理大雷诺数下计算不稳定的问题。我尝试着写代码运行，但始终不得稳定。邮件请教了文献的作者，但没有回应。不知您对MRT-LBM是否有所了解？ 5）如您所示：变化的边界条件也做离散进行计算。这里是否要对弛豫时间tau取值有更高的要求？比如需要考虑边界随时间变化的周期T。 我是计划用LBM来处理声学谐振腔之类的问题，但目前我对LBM所学有限，不知您对此是否有经验心得可以分享？ 再次感谢。 |
15楼2014-11-16 15:05:53
|
非常感谢您的回复。 1）LBM计算的最后获得稳定并输出结果，这个计算的稳定是否是指物理上真实的流场稳定？如是，那么LBM模拟非定常流动过程怎么能获得稳定呢？ 2）设想：将LBM计算过程中，从最初到最后稳定的每一个时步中得到的全场流速结果输出，画出流场图后连接起来，是否就是反映流场从开始到稳定的动态变化过程？ 4）在几篇中文文献中看到，多弛豫（MRT）LBM模型能够处理大雷诺数下计算不稳定的问题。我尝试着写代码运行，但始终不得稳定。邮件请教了文献的作者，但没有回应。不知您对MRT-LBM是否有所了解？ 5）如您所示：变化的边界条件也做离散进行计算。这里是否要对弛豫时间tau取值有更高的要求？比如需要考虑边界随时间变化的周期T。 我是计划用LBM来处理声学谐振腔之类的问题，但目前我对LBM所学有限，不知您对此是否有经验心得可以分享？ 再次感谢。 |
16楼2014-11-16 15:10:16
|
非常感谢您的回复，这一次解决了我很多的疑惑。 1）我用的c++。 关于计算稳定这一点，源自我学习的[格子Boltzmann方法的理论及应用]一书，书后附的方腔驱动流代码中有判断收敛的一步： sqrt(Σ(△ux*△ux+△uy*△uy)) Error = ————————————————————— sqrt(Σ(ux^2+uy^2)) 这里的△ux和△uy分别为前后两个时步x和y方向的速度差 Error值从1.0开始逐渐减小，若Error值小于10^-6，则认为计算结果稳定，输出。 如您所述：LBM计算结果本身并不存在稳定一说，每一步的结果都是对应同一时间点的全场信息。只是为了获得我们所需要的某时刻流场（比如该方腔驱动流算例中最后流场趋于稳定），人为地加上这样一个判断稳定的步骤？ 如果是这样，那对于非定常流动的LBM，我也就能够理解为：LBM可以计算在某一时刻这个非定常流动的状态。 实际计算中发现对于某些情况（如大Re数），Error值可能出现下面两种情况： （a）从1.0减小到一定程度后就突然增大，然后显示-1.#IND数据溢出； （b）要么减小不到10^-6，比如到10^-3处就几乎不动了； 情况（a）目前我猜测是针对某些大Re数的问题，需要采用不同的LBM模型（例如MRT-LBM）；但情况（b）我就比较纳闷了…… 2）我对数值计算的各种差分格式了解有限，但无论如何您这一段的描述着实解决了我很多困惑。得空我会好好补充下数值计算的知识。 3）关于变化的边界如何处理这个问题，如果的确如1）中所说的LBM每一步的结果都是对应同一时间点的全场信息，那么将变化的边界作相应的离散的做法，从逻辑上讲是没有问题的。 但这里似乎涉及到LBM格子单位和实际物理单位的问题。以时间变化的边界为例，一般计算中我都取时间步长dt=1，但如果变化的周期为T，那么dt的取值是不是需要改动？（当然，LBM计算中似乎并没有涉及到dt） 另外，关于弛豫时间tau，一般tau=3*nu+0.5，而nu=U*L/Re，这里L应该是取格子数N，如果按照tau=3*nu/deta+0.5，那么这里的L就应该取真实物理长度，两种作法最终的结果都是： tau=3*U*N/Re+0.5，不知道我的说法是不是正确？ 再次感谢。 |
18楼2014-11-18 15:41:36
20楼2014-11-22 17:21:49
5