MRT伪势格子Boltzmann模型模拟粗糙壁空化泡塌陷研究

"该研究利用多重松弛时间（MRT）伪势格子Boltzmann（LB）模型，深入探讨了粗糙固体壁附近空化泡的塌陷过程。通过改进的强制方案，确保了模型在调整与粒子交互范围相关的参数后能够达到热力学一致性，从而实现稳定性和密度比的控制。作者们通过模拟分析了气泡轮廓、压力场和速度场的变化，揭示了气泡破裂的动态机制，并着重讨论了固体壁几何形状对这一过程的影响。研究表明，MRT伪势LB模型对于研究塌陷气泡与复杂几何边界相互作用的机制具有潜在的应用价值。这项工作发表于《应用数学与物理学》(Journal of Applied Mathematics and Physics)2017年5月的第5卷，第1243-1256页，由Hohai大学物联网工程学院和电力传输与配电设备技术江苏省重点实验室的研究人员共同完成。" 本文的核心知识点包括： 1. 多重松弛时间（MRT）伪势格子Boltzmann（LB）模型：这是一种数值模拟方法，用于研究流体动力学问题，特别是非平衡系统。MRT模型相较于传统的单松弛时间（SRT）模型，提供了更高的稳定性并能更好地处理热力学一致性。 2. 空化泡塌陷：在液体中，当压力低于其饱和蒸汽压时会形成空化泡。当这些空化泡塌陷时，会产生极大的局部压力和温度，对周围环境产生显著影响，如机械冲击和噪声。 3. 粗糙固体壁：在模型中，固体壁的粗糙度影响了空化泡与其相互作用的方式，增加了问题的复杂性，可能导致不同的动态响应。 4. 改进的强制方案：通过调整模型参数来实现与粒子交互范围相关的一致性，增强了模型的稳定性和适应不同密度比的能力，使得模拟更准确地反映了实际物理过程。 5. 气泡破裂机理：通过研究气泡的轮廓演变、压力场和速度场的变化，研究人员揭示了气泡如何在固体壁附近破裂，以及这一过程中的能量释放和动力学行为。 6. 固体边界几何形状的影响：研究发现，固体壁的几何特征显著影响气泡塌陷过程，这对理解空化现象在工程应用中的效应至关重要，例如在水力机械、声学和材料破坏等领域。 7. MRT伪势LB模型的应用潜力：该模型被证明是研究塌陷气泡与复杂几何边界相互作用的有效工具，为理解和预测真实世界中的空化现象提供了理论基础。 这篇研究不仅深化了我们对空化泡塌陷现象的理解，还为使用MRT伪势LB模型解决相关工程问题提供了新的视角和方法。