翼型绕流的LBM数值模拟

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资料介绍

　　Lattice Boltzmann Method （LBM）是在过去的20多年里逐渐发展起来的一种新的不同于传统计算流体力学（CFD）的计算方法。相比于采用有限差分、有限体积等传统的计算方法有很大的不同，LBM基于分子动理论，具有比较清楚的物理背景。传统的计算方法是在求解离散方程时直接对宏观的控制方程进行离散化处理，然后使用某种数值方法进行求解，最后得到宏观的各个物理量。而LBM从微观动力学的角度出发，把宏观物理量当作微观量统计平均的结果。

　　LBM方法是由格子气自动机（Lattice Gas Automata，LGA）发展而来。在LBM方法中，流体在介观层次上被流散成流体粒子的同时物理区域也被离散为一系列的粒子r微团），时间被离散成一系列的时间步长。其中，描述流体粒子运动的方程成为Boltzmann方程或者相应的离散形式。在LBM方法中，速度、密度等宏观物理量不作为变量，基本变量是细观上的粒子分布函数。LBM方法通过粒子分布函数的演变过程，从不同的角度建立起宏观与微观、连续与离散之间的联系，按照简化以后的动力学模型流体粒子被约束在有限的格线上运动，需要对这些相关粒子的相关将征值做平均才可以获得宏观层次的密度、速度等参数。

　　本文针对低雷诺数下的NACA0012翼型进行了数值模拟，通过数值模拟结果与相关文献参考数据的对比，分析并验证LBM方法在数值模拟低雷诺数下翼型绕流时是一种有效、精准的计算方法。