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基于Boltzmann时间函数的地表任意点沉陷动态预计 被引量:2
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作者 徐良骥 孙志豪 +2 位作者 刘潇鹏 张坤 曹宗友 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期715-731,共17页
煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一。为实现煤炭地下开采... 煤炭资源的地下开采会造成地表沉陷,对地表生态环境及建(构)筑物的安全使用造成一定威胁,在采前获知开采过程中的地表沉陷动态预计值,是进行开采沉陷区生态环境动态修复设计的重要基础,是该领域亟待解决的问题之一。为实现煤炭地下开采导致地表沉陷动态过程的准确预计,根据地表沉陷动态规律总结出理想时间函数模型的形态,据此引入Boltzmann时间函数模型,从下沉量、下沉速度、下沉加速度3个方面对该模型进行分析,发现其能够满足地表沉陷动态趋势;探究该时间函数模型各参数对模型图像的影响,确定其物理意义并分别定义为最终下沉量A、最大下沉速度出现时间t0、下沉急缓程度系数B,从而构建基于Boltzmann时间函数的动态预计模型参数体系;通过对单点实测下沉量进行拟合发现该模型拟合精度较传统动态预计模型更高,拟合优度R^(2)达到0.9988;对矿区地表监测点实测下沉量进行参数反演,根据反演结果建立了沉陷盆地内任意点动态预计参数与地表最大下沉量、回采速度及覆岩岩性系数的相关关系,给出了该模型各动态预计参数在地表任意点的计算方法,并利用收集的6个工作面数据验证其精度可靠;构建了融合Boltzmann时间函数与概率积分法的地表沉陷动态预计模型,可实现对沉陷盆地内任意点任意时间的地表沉陷预计;运用该预计模型求得多时期下沉量并对其进行精度验证,结果显示开采过程中的动态预计相对误差保持在6.0%以内,相对误差最小值为2.7%。 展开更多
关键词 开采沉陷 动态预计 boltzmann时间函数 概率积分模型 下沉速度
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基于格子Boltzmann法的柱群布置对污染物分布影响研究 被引量:1
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作者 夏鹏飞 杜海川 +1 位作者 杜璇 曹德生 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第2期118-124,133,共8页
在河流、渠道和湖泊等浅水流环境中,污染物的输运现象广泛存在。为了保护水生态环境,研究污染物在这些环境中的分布规律具有重要意义。采用基于D2Q16模型的格子Boltzmann方法(LBM)模拟浅水流动,并利用D2Q5模型对污染物扩散过程进行模拟... 在河流、渠道和湖泊等浅水流环境中,污染物的输运现象广泛存在。为了保护水生态环境,研究污染物在这些环境中的分布规律具有重要意义。采用基于D2Q16模型的格子Boltzmann方法(LBM)模拟浅水流动,并利用D2Q5模型对污染物扩散过程进行模拟,探讨了圆柱群不同间距比、不同布置形式以及水流流速对柱后污染物分布的影响。结果表明:圆柱间距比对于柱后污染物浓度分布的影响较大,当进口流速一定时,随着圆柱间距比的增大,柱后各横断面的污染物分布更加集中,当圆柱间距比L/D为1.0时,各横断面的污染物浓度极值均大于其他圆柱间距比下的污染物浓度极值;当圆柱间距比一定时,随着进口流速的增大,柱后各断面污染物浓度的极值总体上呈现不断下降的趋势;柱群布置形式对于柱后污染物的分布影响较大,正方形布置形式相比于梅花形、梯形和菱形柱后同位置横断面的污染物浓度更小。 展开更多
关键词 污染物分布 污染物浓度 柱群 格子boltzmann 浅水方程 数值模拟
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基于格子Boltzmann方法的酸法地浸采铀孔隙尺度反应运移模型研究
3
作者 扶海鹰 杨知蔓 +2 位作者 连檬 丁德馨 贺桂成 《核技术》 北大核心 2025年第9期60-69,共10页
砂岩铀矿酸法地浸开采中的反应运移过程会导致孔隙结构和反应运移参数的演化,基于格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)的孔隙尺度反应运移模型可以直接模拟这一过程。首先,利用LBM的D2Q9和D2Q5模型分别建立流体和溶质的运... 砂岩铀矿酸法地浸开采中的反应运移过程会导致孔隙结构和反应运移参数的演化,基于格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)的孔隙尺度反应运移模型可以直接模拟这一过程。首先,利用LBM的D2Q9和D2Q5模型分别建立流体和溶质的运移模型,随后通过耦合化学反应过程,模拟孔隙介质中碳酸钙的溶解及石膏的沉淀。通过设定浓度阈值动态更新孔隙结构,进而模拟流场、溶质浓度分布及孔隙结构随时间的演化。通过图像分析,计算反应运移参数的变化规律。结果表明,LBM能够直观模拟孔隙结构和反应运移参数的演变,是研究这些过程的有效定量工具。该模型有助于深入理解酸法地浸中的孔隙结构演化机理及堵塞形成机制,并为井场浸出模拟提供参考。 展开更多
关键词 地浸采铀 格子 boltzmann 反应运移 孔隙演化
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页岩油压闷采渗流机理的格子Boltzmann模拟 被引量:1
4
作者 杨雨萱 王森 +2 位作者 陈李杨 刘祖鹏 冯其红 《石油科学通报》 2025年第2期298-308,共11页
页岩油是我国潜力最大、最具战略性的石油接替资源之一,厘清压闷采过程中多孔介质内流体分布演化规律对提高页岩油采收率具有重要意义。本文采用多组分多相格子Boltzmann模型对页岩油压闷采过程中的渗流机理开展研究。首先使用Laplace... 页岩油是我国潜力最大、最具战略性的石油接替资源之一,厘清压闷采过程中多孔介质内流体分布演化规律对提高页岩油采收率具有重要意义。本文采用多组分多相格子Boltzmann模型对页岩油压闷采过程中的渗流机理开展研究。首先使用Laplace定律、接触角、分层流动验证了模拟模型的准确性。随后基于济阳页岩扫描电镜图像,构建了包含顺层缝、网状缝和基质孔隙分布的页岩多孔介质结构。利用格子Boltzmann模型对页岩多孔介质内压闷采过程开展模拟,分析了压闷采不同阶段的流体分布特征,探究了不同闷井时间、储层润湿性和排液速度的影响。结果表明闷井阶段压裂液会在毛管力作用下渗吸进入网状缝并将内部的油相置换出来,随着闷井时间增加压裂液返排率趋于减小;水湿岩心相较于中性和油湿岩心具有更好的开发效果,压裂液利用率和基质内原油动用程度更高;较高的排液速度会使孔隙内的压力快速下降,不利于后续页岩油的生产。本文从孔隙尺度研究了页岩油压闷采过程中流体流动机理,为页岩油井合理生产制度的制定提供了支撑。 展开更多
关键词 页岩油 格子boltzmann方法 自发渗吸 纳米孔隙 多组分多相
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基于Boltzmann方程的多孔介质中胶体输运模型 被引量:1
5
作者 陈晓彤 郭照立 《物理学报》 北大核心 2025年第12期207-219,共13页
由于多孔介质结构的随机性,很难对其内的胶体粒子输运过程进行建模. Boltzmann输运方程为模拟随机空间中胶体粒子的微观动力学提供了一种可靠的途径.本文通过Chapman-Enskog(CE)分析,从胶体粒子的Boltzmann方程导出了宏观输运模型.该模... 由于多孔介质结构的随机性,很难对其内的胶体粒子输运过程进行建模. Boltzmann输运方程为模拟随机空间中胶体粒子的微观动力学提供了一种可靠的途径.本文通过Chapman-Enskog(CE)分析,从胶体粒子的Boltzmann方程导出了宏观输运模型.该模型具有对流-扩散方程形式,包括依赖粒子速度分布的扩散项、速度延迟项以及反映微观捕获机制的捕获项.此外,还给出了3个输运系数的显式表达.该宏观模型部分解决了传统胶体输运模型的悖论,并且在特定条件下与以往模型一致. 展开更多
关键词 多孔介质 胶体输运 捕获 boltzmann方程
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格子Boltzmann浅水模型的特征边界条件研究 被引量:1
6
作者 黄伟勋 张庆河 张金凤 《水道港口》 2025年第2期178-186,共9页
文章建立了二维浅水方程的格子Boltzmann数值模型,为了解决模型开边界的数值反射问题,首次在该模型中引入了无反射的特征边界条件。采用一维溃坝波和二维高斯源水波算例对所建立的格子Boltzmann浅水模型及其特征边界条件进行了验证,并... 文章建立了二维浅水方程的格子Boltzmann数值模型,为了解决模型开边界的数值反射问题,首次在该模型中引入了无反射的特征边界条件。采用一维溃坝波和二维高斯源水波算例对所建立的格子Boltzmann浅水模型及其特征边界条件进行了验证,并将建立的数值模型应用于二维方柱绕流的数值模拟。结果表明:所建立的格子Boltzmann浅水模型能够正确模拟一维溃坝波的传播过程,且引入的特征边界条件可以有效地消除计算域边界产生的非物理反射波,从而提高格子Boltzmann浅水模型的稳定性和准确性。 展开更多
关键词 二维浅水方程 格子boltzmann方法 特征边界条件 溃坝波 高斯源水波 方柱绕流
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微通道内声传播格子Boltzmann建模及其特性研究
7
作者 杨雨 余江波 +3 位作者 苏娜娜 张新翠 单鸣雷 韩庆邦 《应用声学》 北大核心 2025年第2期312-323,共12页
吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用,其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸小且结构复杂,有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子Boltzmann方法构建了微通道内声传播模型,并引入了声... 吸声材料在抑制噪声污染方面发挥重要作用,其吸声性能受到内部微通道结构影响。然而微通道尺寸小且结构复杂,有必要采用合适的数值工具来研究微通道内声传播特性。该文采用介观的格子Boltzmann方法构建了微通道内声传播模型,并引入了声学无反射边界以消除声波反射的影响。通过构建单/双层微通道声传播模型,探究了波长、通道宽度对声传播的影响及水平声压幅值的分布情况。进而通过在微通道上放置凹凸固体块模拟粗糙微通道环境,研究声波经过粗糙微通道后的变化,分析固体块的长度对声传播的影响,并将声波经过两种固体块的声压幅值差进行对比。研究结果证明格子Boltzmann方法可以有效地描述微观尺度下通道内声波的传播过程,从流体力学角度描述声场的分布,为声流固耦合相关领域的模拟计算的应用提供参考。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 微通道 声传播 多松弛模型
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基于格子Boltzmann方法的吸热反应双颗粒沉降模拟
8
作者 宋祎祺 李雪 +1 位作者 叶茂 刘中民 《化工进展》 北大核心 2025年第5期2984-2996,共13页
双颗粒沉降问题是研究颗粒两相流系统流体力学行为的经典算例。为探究反应过程中热对流的影响,本文采用浸入边界-格子Boltzmann方法对耦合化学反应的催化剂双颗粒沉降过程进行了直接数值模拟,研究中低格拉晓夫数Gr下吸热反应对颗粒-流... 双颗粒沉降问题是研究颗粒两相流系统流体力学行为的经典算例。为探究反应过程中热对流的影响,本文采用浸入边界-格子Boltzmann方法对耦合化学反应的催化剂双颗粒沉降过程进行了直接数值模拟,研究中低格拉晓夫数Gr下吸热反应对颗粒-流体间相互作用和颗粒运动行为的影响。结果表明,反应颗粒的沉降运动受颗粒雷诺数Re、Gr和达姆科勒数Da的协同影响。由于热流体中发生吸热反应的颗粒所受热浮力与重力方向一致,随着Gr的增加,颗粒沉降速度增加,两颗粒出现横向振荡行为,并在热对流的作用下相互远离。根据颗粒Re的大小,颗粒运动模式可以分为三个阶段,随着Re的增大,热对流的影响逐渐减弱,颗粒惯性作用占主导。Da主要影响颗粒周围的热对流,当颗粒表面发生快速反应时,颗粒周围流体温度梯度增大,颗粒-颗粒间相互作用增强。 展开更多
关键词 浸入边界格子boltzmann方法 流体动力学 颗粒流 传热
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基于轮廓积分的Boltzmann-BGK方程广义特征值问题的数值解法
9
作者 姚睿男 毕林 +1 位作者 徐友才 马强 《四川大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期603-609,共7页
对Boltzmann-BGK方程的线性稳定性问题的广义特征值问题,本文给出了一种基于轮廓积分的数值求解法.该方法首先对线性化Boltzmann-BGK方程进行离散,得到其典型广义特征值问题,然后基于特殊矩阵函数形式,利用轮廓积分法来求解这个问题.数... 对Boltzmann-BGK方程的线性稳定性问题的广义特征值问题,本文给出了一种基于轮廓积分的数值求解法.该方法首先对线性化Boltzmann-BGK方程进行离散,得到其典型广义特征值问题,然后基于特殊矩阵函数形式,利用轮廓积分法来求解这个问题.数值算例表明,该方法可以高效求解稀薄流动下的Boltzmann流动稳定性问题的广义特征值问题,且具有较高精度.本文的结果有望在Boltzmann-BGK方程的线性稳定性分析研究中起关键作用. 展开更多
关键词 boltzmann-BGK方程 广义特征值问题 轮廓积分
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基于格子Boltzmann重叠法求解一、二维耦合浅水动力学模型
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作者 杨浩 敬玥彤 +3 位作者 刘海飞 毕娟 王洪达 褚珣 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-117,129,共9页
提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模... 提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模拟通常涉及跨维度建模,可能会在某些边界处做近似处理,例如河流-湖泊汇合处、洪水淹没区和河口区域。为高效求解跨维度浅水方程(shallow water equations, SWE)问题,SCM通过在一维和二维LBM模型边界处人工设置重叠区域,使不同维度的2个模型在该区域交换水动力信息。在重叠区域采用零梯度边界条件,从而得到耦合所需的变量。1D-2D耦合模型通过了圆形空腔射流和急弯河道2个验证模型的比较测试,结果显示一、二维耦合模型的精度与二维模型基本相当。本研究通过SCM有效地求解了跨维度浅水方程问题,提高了一维与二维模型间的耦合精度,为复杂地形浅水区域的水动力模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 水动力模型 一、二维耦合 重叠法 浅水方程
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基于准不可压相场理论的精确平衡两相格子Boltzmann方法
11
作者 李春熠 郭照立 《物理学报》 北大核心 2025年第6期161-171,共11页
相比于基于不可压相场的两相格子Boltzmann方程(LBE)模型,基于准不可压相场理论的LBE模型能够严格保证局部质量守恒.然而,以往准不可压相场LBE模型不具有精准平衡性质,两相界面附近存在虚假速度且界面分布不满足热力学平衡.针对这一问题... 相比于基于不可压相场的两相格子Boltzmann方程(LBE)模型,基于准不可压相场理论的LBE模型能够严格保证局部质量守恒.然而,以往准不可压相场LBE模型不具有精准平衡性质,两相界面附近存在虚假速度且界面分布不满足热力学平衡.针对这一问题,本文通过重新设计求解相场方程的平衡态分布函数和源项,实现了离散尺度的精准平衡,建立了准不可压相场理论的精准两相LBE模型.对平界面问题和稳态液滴问题的数值模拟表明,该模型能消除虚假速度,具有良好的平衡性能.对分层泊肃叶流的数值模拟证明了该模型模拟动态问题及大黏度比问题的准确性.此外还比较了不同表面张力和不同黏度混合规则对模型的影响,结果表明,使用F_(s)=μ∇Ф计算表面张力无法消除虚假速度;模拟动态问题时,使用阶跃混合规则计算混合黏度可以得到更准确的结果.最后,对相分离问题的数值模拟表明,该模型可以严格保证局部质量守恒. 展开更多
关键词 两相流 格子boltzmann 方法 准不可压相场模型
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页岩非均质多孔介质中油—水两相流动格子Boltzmann模拟研究
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作者 王瀚 赵伟 +2 位作者 夏轩哲 贺武 庞爱兴 《石油科学通报》 2025年第4期736-746,共11页
非常规页岩油藏具有纳米尺度孔隙、非均质孔隙结构、多样矿物类型、非均质润湿性以及多种流体类型,从而导致页岩多孔介质中呈现出复杂的多相流动行为,亟需进一步研究。本文采用纳米尺度多组分多相格子Boltzmann方法,模拟了非均质润湿性... 非常规页岩油藏具有纳米尺度孔隙、非均质孔隙结构、多样矿物类型、非均质润湿性以及多种流体类型,从而导致页岩多孔介质中呈现出复杂的多相流动行为,亟需进一步研究。本文采用纳米尺度多组分多相格子Boltzmann方法,模拟了非均质润湿性/结构多孔介质中的油—水两相流动,探讨了非均质润湿条件下,横向/纵向非均质性结构、毛管数以及纳米尺度效应对油—水两相流动和相对渗透率的影响。结果表明,由于横向多孔介质中的毛细管阻力大,水相在横向非均质多孔介质中的相对渗透率小于其在纵向非均质多孔介质中的相对渗透率;随着毛管数的减小,毛细管阻力占主导作用,驱替体相力无法克服毛管阻力造成油水难以流动,油相与水相的相对渗透率降低,同时更多的油相和水相被毛细管阻力束缚在多孔介质中;固体壁面上的油膜导致的液—液滑移对水相流动的增强作用大于非均质黏度效应的削弱作用,考虑纳米尺度效应的水相相对渗透率增大。 展开更多
关键词 页岩油 格子boltzmann方法 非均质多孔介质 毛管数 纳米尺度效应
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NLS-Boussinesq方程的格子Boltzmann模型求解
13
作者 董亚茹 戴厚平 王晶 《吉首大学学报(自然科学版)》 2025年第2期1-9,共9页
对构建的双分布函数的一维、二维格子Boltzmann模型中的演化方程进行Taylor展开,再结合Chapman-Enskog多尺度展开技术,推导出平衡态分布函数和修正函数,进而恢复出非线性耦合的NLS-Boussinesq方程.
关键词 NLS-Boussinesq方程 格子boltzmann模型 TAYLOR展开 Chapman-Enskog多尺度展开
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NLS-KDV方程的格子Boltzmann方法
14
作者 董亚茹 戴厚平 王晶 《理论数学》 2025年第5期232-240,共9页
建立一维格子Boltzmann模型的演化方程,运用Taylor展开和Chapman-Enskog多尺度分析技术,推导出能够恢复一类非线性耦合的NLS-KDV方程的平衡态分布函数和修正函数。最后,数值算例验证出该方法的计算结果与给出的精确解有很好的一致性。Th... 建立一维格子Boltzmann模型的演化方程,运用Taylor展开和Chapman-Enskog多尺度分析技术,推导出能够恢复一类非线性耦合的NLS-KDV方程的平衡态分布函数和修正函数。最后,数值算例验证出该方法的计算结果与给出的精确解有很好的一致性。The evolution equations of the one-dimensional lattice Boltzmann model are established, and the equilibrium distribution function and the correction function that can recover a class of nonlinearly coupled NLS-KDV equations are derived by using Taylor expansion and Chapman-Enskog multiscale analysis techniques. Finally, numerical examples verify that the computational results of the method are in good agreement with the given exact solutions. 展开更多
关键词 NLS-KDV方程 格子boltzmann方法 TAYLOR展开
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美式回望期权定价问题的格子Boltzmann模型求解
15
作者 张艺 武芳芳 张琪 《吉首大学学报(自然科学版)》 2025年第2期23-30,共8页
用格子Boltzmann模型(LBM)求解美式回望看跌期权定价问题.利用区域截断技巧和惩罚法,将回望期权满足的线性互补问题转化为有界区域上的一维非线性抛物问题,并对转化后的方程引入LBM,选取恰当的平衡态分布函数和修正函数恢复出宏观方程.... 用格子Boltzmann模型(LBM)求解美式回望看跌期权定价问题.利用区域截断技巧和惩罚法,将回望期权满足的线性互补问题转化为有界区域上的一维非线性抛物问题,并对转化后的方程引入LBM,选取恰当的平衡态分布函数和修正函数恢复出宏观方程.数值模拟结果表明,LBM获得的期权价格与二叉树法等得到的结果吻合较好,验证了该模型求解美式回望期权定价问题的有效性. 展开更多
关键词 格子boltzmann模型 美式回望期权 线性互补问题 区域截断技巧 惩罚法
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多GPU平台上三维格子Boltzmann方法的并行化实现
16
作者 向星 孙培杰 +1 位作者 张华海 王利民 《数据与计算发展前沿(中英文)》 2025年第5期16-27,共12页
【目的】针对大规模科学计算问题,计算范式的转变推动了通用图形处理器的发展,在计算流体力学领域新兴的格子Boltzmann方法在耦合先进物理模型时具有内在的计算效率和并行可扩展性的显著优势。【方法】本研究基于标准格子模型D3Q19,考... 【目的】针对大规模科学计算问题,计算范式的转变推动了通用图形处理器的发展,在计算流体力学领域新兴的格子Boltzmann方法在耦合先进物理模型时具有内在的计算效率和并行可扩展性的显著优势。【方法】本研究基于标准格子模型D3Q19,考虑三维区域分解和分布式数据通信方法,对三维格子Boltzmann方法进行了并行算法设计与优化。【结果】在某国产异构加速计算平台,对三维流动基准算例进行了不同网格规模下数值验证和精度测试,实现了高保真度瞬态模拟,并捕捉了不同时刻下三维涡结构的非定常演化。在单卡不同网格规模的性能测试中,在正确性验证的基础上,讨论了数据通信部分对并行性能的影响,并给出了单卡对于单核的加速比。在强/弱扩展性测试中,设置了单节点单卡和单节点四卡两组对照数值实验来研究节点间/节点内数据通信的差异。其中单节点单卡组最大计算网格规模约为21.5亿,使用了128节点上总计128张加速卡,运行时间为262.119s,并行性能为81.927GLUPS(每秒十亿格点更新,1GLUPS=103MLUPS),并行效率为94.76%;单节点四卡组最大计算网格规模约为85.9亿,使用了128节点上总计512张加速卡,并行性能为241.185GLUPS,并行效率为69.71%。【结论】本研究提出的并行化实现方法具有线性加速比和良好的并行可扩展性,展示了在E级超算系统上实现高效模拟的潜力。 展开更多
关键词 图形处理器 格子boltzmann方法 扩展性测试 大规模并行计算 三维Taylor-Green涡流
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基于物理融合神经网络的广义对流扩散方程格子Boltzmann求解研究
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作者 王亚辉 肖豪 +2 位作者 马宇 谢宇辰 池泓航 《核动力工程》 北大核心 2025年第2期56-67,共12页
为提高深度学习方法的网络复用性,构建一种适应于不同控制方程和不同物性参数条件的深度网络模型,本研究提出了基于物理融合神经网络的格子Boltzmann方法(PFNN-LBM)。在格子Boltzmann框架下建立了不同特征控制方程的统一格式离散速度Bol... 为提高深度学习方法的网络复用性,构建一种适应于不同控制方程和不同物性参数条件的深度网络模型,本研究提出了基于物理融合神经网络的格子Boltzmann方法(PFNN-LBM)。在格子Boltzmann框架下建立了不同特征控制方程的统一格式离散速度Boltzmann方程,并使用单一网络的参数化物理信息约束神经网络求解,可以在一次训练后同时求解不同形式和不同物理参数的控制方程。为测试PFNN-LBM的准确性和适应性,选取了四种典型非线性对流扩散方程开展预测分析,包括扩散方程、非线性导热方程、SineGordon方程和Burgers-Fisher方程,同时测试了不同物理参数条件的预测性能并对双群中子扩散问题进行了测试。计算结果表明,所提出的PFNN-LBM可以在一次训练后高精度地求解不同形式和不同物理参数的控制方程。这项工作可以为高效灵活地求解不同类型的方程提供一个新的框架,对于工程应用中的多物理场耦合计算方面可能具有突出优势。 展开更多
关键词 物理信息约束神经网络 格子boltzmann 深度学习 非线性对流扩散方程
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Lattice Boltzmann-Based Numerical Simulation of Laser Welding in Solar Panel Busbars
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作者 Dongfang Li Mingliang Zheng 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 2025年第8期1955-1968,共14页
To address the limitations of traditional finite element methods,particularly the continuum assumption and difficulties in tracking the solid-liquid interface,this study introduces a lattice Boltzmann-based mathematic... To address the limitations of traditional finite element methods,particularly the continuum assumption and difficulties in tracking the solid-liquid interface,this study introduces a lattice Boltzmann-based mathematical and physical model to simulate flow and heat transfer in the laser welding molten pool of tin-coated copper used in solar panel busbars(a thin strip or wire of conductive metal embedded on the surface of a solar cell to collect and conduct the electricity generated by the photovoltaic cell).The model incorporates key external forces,including surface tension,solid-liquid interface tension,and recoil pressure.A moving and rotating Gaussian-body heat source is adopted,with temperature treated as an implicit function of enthalpy.Coupled iterative schemes for the temperature and velocity fields are constructed using a dual-distribution function approach with a D3Q15 lattice structure.The model is implemented in Python,utilizing libraries such as NumPy,SciPy,Mayavi,and Matplotlib for computation and visualization.Simulation results reveal that the heat transfer mechanism in the molten pool transitions from pure conduction to conduction-convection due to surface tension effects,leading to the formation of multiple counter-rotating vortex structures.The peak temperature at the pool center reaches 3200 K,with maximum melt depth and width measured at 0.5 and 1.2 mm,respectively.Over time,both penetration depth and melt width increase,though the width exhibits a more pronounced growth.Comparison with experimental thermal cycling data from laser weld joints shows strong agreement,with a maximum error of less than 1%,validating the accuracy of the proposed method. 展开更多
关键词 Lattice boltzmann method panel busbar laser welding flow field Python
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Liquid–Vapor phase separation under shear by a pseudopotential lattice Boltzmann method
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作者 Chuandong Lin Sisi Shen +2 位作者 Shuange Wang Guoxing Hou Linlin Fei 《Communications in Theoretical Physics》 2025年第7期193-206,共14页
In this paper,the liquid–vapor phase separation under viscous shear is investigated by using a pseudopotential central moment lattice Boltzmann method.Physically,the multiphase shear flow is governed by two competing... In this paper,the liquid–vapor phase separation under viscous shear is investigated by using a pseudopotential central moment lattice Boltzmann method.Physically,the multiphase shear flow is governed by two competing mechanisms:surface tension and shear force.It is interesting to find that the liquid tends to form a droplet when the surface tension dominates under conditions of low temperature,shear velocity,and viscosity,and in larger domain size.Otherwise,the liquid tends to form a band if shear force dominates.Moreover,the average density gradient is used as a physical criterion to distinguish the spinodal decomposition and domain growth.Both spatial and temporal changes of density are studied during the phase separation under shear. 展开更多
关键词 phase separation multiphase flow shear flow lattice boltzmann method
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Investigating the effect of relaxation time on Richtmyer–Meshkov instability under reshock impact:a two-component discrete Boltzmann method study
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作者 Lingyan Lian Chuandong Lin +1 位作者 Demei Li Huilin Lai 《Communications in Theoretical Physics》 2025年第8期180-195,共16页
The Richtmyer–Meshkov(RM)instability plays an important role in various natural and engineering fields such as inertial confinement fusion.In this study,the effect of relaxation time on the RM instability under resho... The Richtmyer–Meshkov(RM)instability plays an important role in various natural and engineering fields such as inertial confinement fusion.In this study,the effect of relaxation time on the RM instability under reshock impact is investigated using a two-component discrete Boltzmann method.The hydrodynamic and thermodynamic characteristics of the fluid system are comprehensively analyzed from the perspectives of the density gradient,vorticity,kinetic energy,mixing degree,mixing width and non-equilibrium intensity.Simulation results indicate that for longer relaxation time,the diffusion and dissipation are enhanced,the physical gradients decrease,and the growth of the interface is suppressed.Furthermore,the non-equilibrium manifestations show complex patterns,driven by the competitive physical mechanisms of the diffusion,dissipation,shock wave,rarefaction wave,transverse wave and fluid instabilities.These findings provide valuable insight into the fundamental mechanism of compressible fluid flows. 展开更多
关键词 Richtmyer–-Meshkov instability discrete boltzmann method compressible fluid non-equilibrium effect
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