双分布函数格子Boltzmann模型在涡流系统中的应用

"这篇论文是2005年发表在吉林大学学报(理学版)上的，由刘艳红、闫广武和王卫明合著，标题为《用于涡流系统双分布函数的格子Boltzmann模型》。文章主要探讨了一种格子Boltzmann模型在不可压缩流中的应用，特别是在处理涡流系统中的问题。通过使用两个独立的分布函数分别定义涡量和流函数，作者建立了两个格子Boltzmann方程，形成了一种新的模型。论文通过数值模拟举例，展示了一个良好的方腔流动模式，证明了该模型的有效性。关键词包括：格子Boltzmann方程、不可压缩流、涡流系统。" 正文： 格子Boltzmann模型（Lattice Boltzmann Method，LBM）是一种基于统计物理的离散流体动力学方法，广泛应用于流体力学领域的数值模拟。该模型起源于Boltzmann方程，通过简化处理，将连续介质理论转化为在离散速度空间上的离散时间步进过程。在传统的单分布函数的格子Boltzmann模型中，一个分布函数通常被用来描述整个流场的状态。 本论文提出了一种双分布函数的格子Boltzmann模型，专门针对不可压缩流的涡流系统。涡流系统是指在流体中存在旋转流动的复杂现象，如漩涡、湍流等。在不可压缩流中，流体的密度保持恒定，因此需要特殊的模型来精确捕捉流体的涡旋特性。 论文中的创新之处在于，通过使用两个独立的分布函数，分别表示涡量（vorticity）和流函数（stream function）。涡量是衡量流体旋转程度的物理量，而流函数则在无旋流体中描述流场的流动路径。这种分离处理的方式使得模型能够更有效地模拟涡流系统中的动态行为。 作者通过数值计算，展示了新模型在模拟方腔流动模式中的应用。方腔流动是一种常见的流体流动问题，常用于验证流体动力学模型的准确性和效率。论文中得到的结果表明，采用双分布函数的格子Boltzmann模型能够产生与实际物理现象相符的流动模式，证明了模型的可靠性和实用性。 这篇论文在格子Boltzmann方法的研究上迈出了重要的一步，它提供了一种新的工具，可以更精确地模拟不可压缩流体中的涡流系统，对于理解和预测复杂的流体流动现象，特别是在工程应用和科学研究中有重要的价值。同时，这种模型的提出也为未来在流体动力学领域内的数值模拟方法提供了新的研究方向和可能的改进途径。