發(fā)布時間：2020-09-11 23:03

　　 格子Boltzmann方法(LBM)是近三十年發(fā)展起來的基于流體建模的介觀模擬方法。與計算流體力學中的其他方法相比,具有適用于并行計算和邊界易于處理�，F(xiàn)在LBM已經廣泛地應用于多孔介質內流動與傳質、多相多組分、界面動力學、化學反應與傳遞等領域,同時格子Boltzmann方法在磁流體、晶體生成、相變過程等方面也具備非常大的潛在應用前景。含植被水流特性一直是人們熱切關注和研究的問題,改變整個生態(tài)系統(tǒng)以及影響人類生活,所以研究含植被水流流動問題,了解水流流速等變化規(guī)律變得極其重要。本文主要工作是運用格子Boltzmann方法對含淹沒剛性植被水流問題進行數(shù)值模擬。首先在三維粒子速度D3Q19模型中加入外力項,采用啟發(fā)式格式對流體模型的復雜邊界條件和角點進行處理。其次所建立模型對經典數(shù)值模擬案例方腔流進行模擬,通過選取不同的雷諾數(shù)以及采用單松弛與多松弛格式進行對比分析,從而驗證了模型的可行性。然后為了與模擬結果的定性規(guī)律進行對比,本文做了關于含淹沒剛性植被水流的試驗,用三維激光多普勒測速儀對水位、流速等進行了測量,通過分析實驗結果,總結了一系列規(guī)律。最后,用多松弛格式D3Q19模型對含一個、一排和多排植被的水流實驗進行模擬,其中多排植被水流模擬的模擬工況與實驗工況相同,均為植被全覆蓋平行排列、全覆蓋交錯排列、中間無植被平行排列和中間無植被交錯排列四個工況,每個工況選取了四種水深淹沒度。模擬結果在定性規(guī)律上與實測結論基本吻合。本文通過一系列工作,較好地利用D3Q19模型對含植被水流進行模擬,模擬結果貼切地展示了植被附近的水流狀態(tài),從而為河道水流管理和水流生態(tài)系統(tǒng)修復等問題提供了強有力的理論依據(jù)。
【學位單位】：北方民族大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O35
【部分圖文】：

y方向二分之一處的流線分布圖。 圖3.1顯示，當 =2000時，D3Q15模型形成的主漩渦中心偏離方腔中心，且形成的漩渦非表3.2:相同雷諾數(shù)不同粒子速度模型絕對誤差統(tǒng)計表模型 雷諾數(shù)x方向誤差y方向誤差z方向誤差D3Q15 2000 0.0041 0.0042 2.3695e-004D3Q19 2000 2.8903e-006 2.0171e-006 3.4320e-006D3Q15 5000 0.0050 0.0053 4.0181e-004D3Q19 5000 1.7880e-005 2.7122e-005 4.1715e-005常大，左下角和右下角分別形成了兩個次級漩渦；D3Q19模型形成的主漩渦中心接近方腔中心，與D3Q15模型相比，形成的漩渦較小，右下角形成了一個次級漩渦。當 =5000時，D3Q15模型腔內沒有形成固定的漩渦

(1)Re=500 (2)Re=1000(3)Re=2000 (4)Re=2400圖3.2: LBGK模型不同雷諾數(shù)流線圖比較(1)Re=100 (2)Re=400(3)Re=1000圖3.3:參考文獻[51]所用模型的方腔流線圖  20 

參考文獻[51]所用模型的方腔流線圖(3)Re=1000

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本文編號：2817293