2013年稳定的多松弛时间浸没边界-格子波尔兹曼方法：圆柱绕流模拟验证

本文档主要探讨了一种在2013年由吴杰、舒昌和赵宁提出的稳定的浸没边界-格子波尔兹曼方法（Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Method, IB-LBM）。这种方法是基于强制边界条件的，它在原有的单松弛时间（Single Relaxation Time, SRT）模型基础上进行了改进，采用了多松弛时间（Multi-Relaxation Time, MRT）模型。MRT模型的优势在于其良好的稳定性，这使得IB-LBM能够在保持无滑移边界条件精确实施的同时，显著提升算法的稳定性和适用性。 传统的SRT模型在处理复杂的流动问题时可能存在稳定性问题，而MRT模型通过引入额外的松弛参数，可以更好地控制不同的速度分量的扩散行为，从而避免了这些不稳定现象。这种方法特别适用于中高雷诺数下的流动模拟，如二维圆柱绕流问题，这是工业和科研领域中常见的流体力学挑战。 作者们通过模拟实际的二维圆柱绕流算例，展示了新方法的数值结果与已有的文献数据高度吻合，这证明了该稳定IB-LBM的有效性和可靠性。这种改进对于解决实际工程问题，比如航空航天器的设计优化、流体动力学研究，具有重要的应用价值。 论文的研究背景是基于中国博士后基金（20110491418）和中央高校基本科研业务费专项资金（100156XAA12113）的支持，收稿日期为2012年4月14日，并经过修订于2013年3月3日。通信作者吴杰教授作为主要贡献者，对这种方法进行了深入的理论分析和实践验证。 这篇论文不仅介绍了新的IB-LBM技术，还提供了实际应用中的性能验证，为数值流体动力学领域的研究者和工程师提供了一个稳定且高效的计算工具。