单位文秘网 2021-08-30 08:59:40 点击: 次
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宏观模型及相应的数值模拟方法是目前发展最成熟、应用最广泛的方法。前面列举的文献、文献均是从宏观模型出发进行数值模拟的。然而,对于不规则边界和复杂流体(如多孔介质流、多相流等),该类方法处理边界的难度较大,如张忠宇等对圆柱绕流问题进行数值模拟时,采用非结构网格进行剖分,用曲边三角形单元构造二维圆柱的曲边边界,复杂度较高。微观分子动力学模拟方法基于最基本的运动规律,虽然原则上可以模拟任意的流体系统,但是要有效模拟一个流体系统,所需的分子数量非常庞大,需要非常大的计算量和存储量,目前一般的计算机或机群系统尚难以胜任。
格子Boltzmann方法(1attice Bohzmann method,LBM)作为一种介观方法,在边界处理方面具有很大优势。该方法由Menamara G.R.等在1988年提出,近30 a来取得了长足发展。已用于模拟复杂流动现象,如多相流、磁流体、非牛顿流体、颗粒流等。然而,将该方法用于植被数值模拟的研究成果尚不多见。本文对LBM中的D2Q9模型进行了修正,在模型中加入了植被拖曳力的影响。另外,考虑到单松弛模型(single relaxation time model,SRT)在水流雷诺数较大时会出现不稳定性现象,在格子Boltzmann方程中引入了多松弛模型(multi-relaxation time model,MRT),组建了MRT-LBE(1attice Boltzmann equation,LBE)模型,并给出了该模型的具体算法。本研究利用MATLAB 2010a进行编程,在Win7系统中进行调试运行,处理器为Intel i7-4790,内存为4 GB。根据植被群的不同排列方式和疏密程度,分几种典型工况对含植被群的实验室水槽水流进行了数值模拟研究,分析了不同工况下的流速分布规律,以期为河道生态建设、航道治理、河道治理等提供一定参考。
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