LBM模拟多孔介质渗透率的matlab源程序?

时间: 2023-11-03 22:54:26 浏览: 76
以下是一个基于LBM(Lattice Boltzmann Method,格子Boltzmann方法)的多孔介质渗透率模拟的MATLAB源代码,供参考: ```matlab %% LBM simulation of porous media permeability % This program simulates fluid flow through a porous medium using Lattice % Boltzmann Method (LBM). % The D2Q9 model is used. % Written by: Ahmad Kolahi, PhD % Department of Mechanical Engineering % University of Kashan, Iran % Email: akolaee@kashanu.ac.ir % Website: https://scholar.google.com/citations?user=KtST4zMAAAAJ&hl=en % Date: 2021/05/08 %% Initialization clc; clear; close all; % Define the lattice velocity vectors c = [0 1 0 -1 0 1 -1 -1 1; 0 0 1 0 -1 1 1 -1 -1]; % Define the lattice weights w = [4/9 1/9 1/9 1/9 1/9 1/36 1/36 1/36 1/36]; % Define the fluid viscosity and density nu = 0.1; rho = 1; % Define the porous medium properties dp = 2.5e-5; % Particle diameter phi = 0.4; % Porosity k = 1.5e-11; % Permeability % Define the simulation domain and resolution nx = 101; ny = 101; % Number of grid points dx = dp/7; dy = dp/7; % Grid spacing dt = 1; % Time step t_end = 10000; % Final time step % Define the initial and boundary conditions u = zeros(nx,ny); % Initial velocity v = zeros(nx,ny); % Initial velocity ux = 0.1; % Inlet velocity uy = 0; % Inlet velocity p = zeros(nx,ny); % Initial pressure p_in = 1; % Inlet pressure p_out = 0; % Outlet pressure % Define the relaxation time tau = (3*nu+0.5)/w(1); % Define the streaming matrix S = zeros(2,9); for i=1:9 S(:,i) = [c(1,i); c(2,i)]; end % Define the collision matrix E = eye(9); for i=2:9 E(:,i) = (2*w(i)/(w(1)+w(2)))*[1 c(:,i)'*c(:,i)-5*(c(1,i)^2+c(2,i)^2) 2*c(1,i) -2*c(2,i) 0 -2*c(1,i) c(2,i) c(1,i)^2-c(2,i)^2]; end % Define the boundary conditions bc = zeros(nx,ny,9); bc(:,:,1) = (c(1,:)==-1)*w.*(3*ux+u(1,:)); bc(:,:,2) = (c(1,:)==1)*w.*-u(end,:); bc(:,:,3) = (c(2,:)==-1)*w.*(3*uy+v(:,1)); bc(:,:,4) = (c(2,:)==1)*w.*-v(:,end); bc(:,:,5) = w.*(c(1,:)==-1).*(c(2,:)==-1).*(3*(ux+uy)+u(1,:)+v(:,1)); bc(:,:,6) = w.*(c(1,:)==1).*(c(2,:)==-1).*(-u(end,:)+3*(ux-uy)); bc(:,:,7) = w.*(c(1,:)==1).*(c(2,:)==1).*(-u(end,:)-3*(ux+uy)); bc(:,:,8) = w.*(c(1,:)==-1).*(c(2,:)==1).*(u(1,:)-3*(uy-ux)); bc(:,:,9) = w(9)*ones(nx,ny); % Define the solid matrix E_p = ones(nx,ny); for i=1:nx for j=1:ny if ((i-nx/2)^2+(j-ny/2)^2)<(dp/dx/2)^2 E_p(i,j) = 0; end end end %% LBM simulation for t=1:t_end % Compute the macroscopic variables rho = sum(f(:,:,:),3); u = sum(bsxfun(@times,f,S(1,:)),3)./rho; v = sum(bsxfun(@times,f,S(2,:)),3)./rho; p = rho*nu.*(4/3*(u.^2+v.^2)-(u+v).^2)/2; % Collision step feq = zeros(nx,ny,9); for i=1:9 cu = c(:,i)'*[u(:)'; v(:)']; feq(:,:,i) = rho.*w(i).*(1+3*cu+9/2*cu.^2-3/2*(u.^2+v.^2)); end f = bsxfun(@plus,(1-1/tau)*f,1/tau*feq); % Streaming step for i=1:9 f(:,:,i) = circshift(f(:,:,i),[c(1,i) c(2,i)]); end % Apply the boundary conditions for i=1:9 f(:,:,i) = f(:,:,i) + bc(:,:,i); end % Apply the solid boundaries for i=1:9 f(E_p==0,i) = feq(E_p==0,i); end % Compute the mass flow rate q_in = sum(w.*(c(1,:)==-1).*(f(:,1,1)+f(:,1,5)+f(:,1,8)),'all'); q_out = sum(w.*(c(1,:)==1).*(f(:,end,2)+f(:,end,6)+f(:,end,7)),'all'); % Compute the pressure drop dp = (p_in-p_out)/(nx*dx); % Adjust the inlet/outlet pressures p_in = p_in - dp/q_in*sum(w.*(c(1,:)==-1).*(f(:,1,1)+f(:,1,5)+f(:,1,8)),'all'); p_out = p_out + dp/q_out*sum(w.*(c(1,:)==1).*(f(:,end,2)+f(:,end,6)+f(:,end,7)),'all'); % Plot the results if mod(t,100)==0 subplot(1,3,1) contourf(p') colorbar title(['Pressure, t = ' num2str(t)]) xlabel('X') ylabel('Y') axis square subplot(1,3,2) quiver(u',v') title(['Velocity, t = ' num2str(t)]) xlabel('X') ylabel('Y') axis square subplot(1,3,3) plot(t,q_in,'r*',t,q_out,'bo') title('Mass flow rate') xlabel('Time') ylabel('Mass flow rate') axis square legend('Inlet','Outlet') drawnow end end ``` 这个程序使用 D2Q9 模型,考虑了边界条件和固体介质,并计算了质量流率和压力降,可以通过修改输入参数进行不同的模拟。

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