大Ra数二维Rayleigh-Bénard对流的插值格子-Boltzmann模拟：效率与精度验证

二维Rayleigh-Bénard对流的插值格子-Boltzmann方法模拟研究是西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室的王勇、何雅玲等人进行的一项深入工作。这项研究利用插值格子-Boltzmann方法对Ra数范围广泛的二维对流现象进行了细致的数值模拟。Ra数，即Rayleigh数，是衡量对流强度的重要参数，它反映了温度梯度和重力加速度对流体运动的影响。 研究人员针对不同Ra数采用了相应的插值策略，这种策略旨在处理大尺度流动和传热问题时面临的计算挑战，尤其是对于高雷诺数和高Rayleigh数的情况，传统的网格密集型计算方法可能会耗尽大量计算资源。插值LBM通过引入适体网格的思想，允许在保持精度的同时减少网格数量，这对于资源效率至关重要。 在模拟过程中，他们关注了系统的垂直方向速度分量随时间的变化趋势、流线和等温线的分布情况，以及Nusselt数（Nu数）与Ra数的关系，这是一个反映对流效率的重要参数。此外，壁面附近的水平截面平均温度分布也是研究的重点，这些数据对于理解对流边界层行为至关重要。 研究者采用了He等人提出的双分布函数（DDF）模型，该模型扩展了标准的密度分布函数以处理热量传递，既考虑了速度场的演化，也考虑了温度场的演化。通过这种方法，他们能够准确模拟热传导效应，并与现有文献的数据进行了对比，结果显示了良好的一致性。 这项工作不仅验证了插值格子-Boltzmann方法在处理高Ra数对流问题上的有效性，还为理解和预测这类复杂流体动力学现象提供了有力的数值工具，对提升计算效率和精度有着显著的贡献。这一研究成果有助于推动计算流体力学和数值传热学的发展，特别是在需要高效模拟的大规模流动和传热问题上。