二維流體流動的格子波爾茲曼模擬

1、中國石油大學(xué)近代物理實驗實驗咽告成績：班級：物理1302姓名：喬朝蓬同組者:謝聰教師:王玉斗二維流體流動的格子波爾茲曼模擬【實驗?zāi)康摹苛私飧褡硬柶澛椒ǖ幕舅枷?，幾種常用格子劃分和邊界條件處理方法?！緦嶒炘怼?、格子波爾茲曼方法把系統(tǒng)劃分為網(wǎng)格，時間也劃分為離散的步，分析每個節(jié)點的分子相互碰撞及遷移的情況。2、離散速度模型以D2Q9模型為例研究【實驗內(nèi)容】分別取雷諾數(shù)為400、1000、2000、4000,分析雷諾數(shù)對流體運動的影響【數(shù)據(jù)記錄及處理、不同雷諾數(shù)對流體最終狀態(tài)的影響圖一Re=400后期的流體速度u、v分布圖圖二Re=1000后期的流體速度u、v分布圖圖三Re=2000后期的

2、流體速度u、v分布圖.onnQWSrn°e-OOICJK41OS圖四Re=4000后期的流體速度u、v分布圖結(jié)論一：由上面圖一至圖四可直觀得出，在頂蓋驅(qū)動流中，其他參數(shù)不變的情況下，雷諾數(shù)的改變不會引起流體穩(wěn)定后狀態(tài)的改變，即不同雷諾數(shù)下，流體穩(wěn)定后的狀態(tài)一樣。、以Re=400為例分析流體的穩(wěn)定過程圖五Re=400初期各點速度矢量分布圖0.20.40.60.8圖六Re=400中期各點速度矢量分布圖圖七Re=400后期各點速度矢量分布圖結(jié)論二：頂該驅(qū)動流中，方腔上邊界流體的流動帶動相鄰下層流體的流動，形成層流，中期形成一個大的漩渦在方腔右上角（流體速度方向向右），帶方腔內(nèi)流體穩(wěn)定后，中

3、央出現(xiàn)一個一個大渦。、流體在不同雷諾數(shù)下穩(wěn)定后漩渦分布分析nIIii00.20,406081X圖八Re=400流體穩(wěn)定后各點速度分布矢量圖580.60.40.20.20.40.60.8圖九Re=1000流體穩(wěn)定后各點速度分布矢量圖0.80.60.40.2QIlliIlli00.20.40.60.81圖十Re=2000流體穩(wěn)定后各點速度分布矢量圖0.8-0.60.40.2-Q|I|J|_|I|JJ|I|J|IlI00.2040.60.81X圖HRe=5000流體穩(wěn)定后各點速度分布矢量圖結(jié)論三：不同雷諾數(shù)下，流體穩(wěn)定后，方腔中央一個一級大渦出現(xiàn)，左下角和右下角的流體幾乎沒有速度，左上角有一個渦。四

4、、不同雷諾數(shù)對流體穩(wěn)定時間的影響雷諾數(shù)Re=400時，運行時間t=2850s雷諾數(shù)Re=1000時，運行時間t=2750s雷諾數(shù)Re=2000時，運行時間t=2520s雷諾數(shù)Re=5000時，運行時間t=2694s結(jié)論四：就實驗的四個雷諾值而言，當(dāng)Re=2000時，流體穩(wěn)定所需時間越短，在此值左右的雷諾數(shù)下，穩(wěn)定所需時間都長，即存在一個臨界值，使流體穩(wěn)定所用時間最短?！舅伎碱}】1、雷諾數(shù)表征流體的什么性質(zhì)？一種可用來表征流體流動情況的無量綱數(shù)。Re=pvd/科，其中v、p、科分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，d為一特征長度。例如流體流過圓形管道，則d為管道的當(dāng)量直徑。利用雷諾數(shù)可區(qū)分流體的流動是層流或湍流，也可用來確定物體在流體中流動所受到的阻力。2、網(wǎng)格與計算速度和收斂速度的關(guān)系如何？當(dāng)然成正比關(guān)系。網(wǎng)格數(shù)太少會導(dǎo)致圖形不明顯，難以分析得出正確的結(jié)論，網(wǎng)格數(shù)太多則會造成計算的浪費和程序運行時間的延長?！緦嶒灴偨Y(jié)】這個實驗的預(yù)習(xí)和操作用去了三個下午、10個小時左右的時間，仍然只做了第一個實驗內(nèi)容，機器運行時間太長，建議修改一下程序。有個疑問：這個