基于LBM的建筑周围风场数值模拟研究

该论文标题为"Numerical Simulation of Wind Flow Fields Around Buildings Using the Lattice Boltzmann Method (2011年)",发表在《重庆大学英文版》期刊上，其研究专注于用格子玻尔兹曼方法模拟建筑物周围的风场，特别是在单体高层建筑和两座并排高层建筑的风环境。作者旨在通过这些模拟来深入理解高大建筑群的通风问题，这对于城市规划和建筑设计具有重要意义，因为它能够帮助工程师预测和评估风力对建筑物的影响，如风荷载、气动性能以及可能的风灾风险。 文章的核心内容集中在使用格子玻尔兹曼方法进行数值模拟技术的细节上。这种方法是一种基于流体力学的数值计算方法，它通过离散化的空间和时间步骤来模拟连续流体的行为。在这个具体的应用中，作者将通用六自由度串联机器人姿态逆解问题转化为一个优化问题。传统的逆运动学问题通常涉及到非线性最小二乘法，但论文提出了一种新的求解策略，利用解析形式的新雅可比矩阵，以加快搜索过程并达到更高的精度。 具体而言，通过将关节变量作为优化变量，论文提出了一种优化算法，用于快速找到满足特定位置约束（即三个非共线点）下机器人的关节角度，以实现精确的逆运动学求解。这种方法不仅提高了计算效率，而且对于复杂结构的机器人系统，如在建筑设计中可能遇到的多自由度动态场景，具有实用价值。 这篇论文不仅展示了格子玻尔兹曼方法在风动力学模拟中的应用，而且还引入了优化技术来处理一般六自由度串联机器人逆运动学问题，这在工程设计和计算流体力学领域都具有重要的学术贡献。对于那些关注建筑风工程、机器人技术和数值模拟技术的人来说，这篇论文提供了深入理解和应用的关键信息。