基于LBM的兩相流數(shù)值模擬及其并行算法的實(shí)現(xiàn).pdf

1、孔隙介質(zhì)中兩相流流動(dòng)在科學(xué)和工程的許多領(lǐng)域中都占有十分重要的地位，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。隨著環(huán)境巖土工程的發(fā)展，兩相滲流在地下水污染預(yù)測(cè)、去除環(huán)境污染、地下工程等實(shí)踐中有了進(jìn)一步的發(fā)展，同時(shí)這些工程實(shí)踐也對(duì)二相流體系統(tǒng)的研究提出了更高的要求。因此，研究孔隙介質(zhì)中兩相流體流動(dòng)具有重要的理論意義和實(shí)際意義。
　　近二十年來(lái)，格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method，LBM)作為一種流體系統(tǒng)建模

2、和模擬的新方法，在其理論及應(yīng)用研究等方面都取得了迅速發(fā)展。該方法是介于流體的微觀分子動(dòng)力學(xué)模型和宏觀連續(xù)模型之間的介觀模型，兼具二者的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于孔隙介質(zhì)等傳統(tǒng)模擬方法難以勝任的領(lǐng)域。
　　然而，隨著研究對(duì)象的規(guī)模日益龐大，網(wǎng)格數(shù)目不斷上升，計(jì)算量也隨之遞增。因此，需要通過(guò)功能更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算技術(shù)來(lái)加快求解的速度以解決此類問(wèn)題，并行計(jì)算機(jī)及并行計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，提供了一種實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算的方法。此刻，格子Boltzm

3、ann方法在并行性和可擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢(shì)得到了充分體現(xiàn)。
　　本文在 RedHat Linux環(huán)境下提出了基于Fortran和消息傳遞接口(Message Passing Interface，MPI)的LBM一般并行實(shí)現(xiàn)方法，并將其應(yīng)用到二維Poseuille流的模擬中，以驗(yàn)證該算法的正確性和高效性。然后通過(guò)引入分子間相互作用力及流-固作用力，設(shè)計(jì)了兩相流的并行算法，并應(yīng)用該算法模擬不同理想狀態(tài)下的流體流動(dòng)，包括相分離模擬和接觸角模