本文選題：格子Boltzmann方法 + 高強度聚焦超聲��； 參考：《科學(xué)通報》2017年Z2期

【摘要】：格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一種新型的流體力學(xué)模擬工具.基于介觀動力學(xué)理論,LBM具有物理意義清晰、程序易于實施、邊界易于處理和并行性能好等優(yōu)勢,因而在許多傳統(tǒng)方法難以勝任的復(fù)雜流動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.本文首先綜述了LBM的誕生、發(fā)展以及現(xiàn)況,并闡述了LBM的理論和基本模型;隨后,介紹了LBM在高強度聚焦超聲(high-intensity focused ultrasound,HIFU)領(lǐng)域中的相關(guān)應(yīng)用.基于LBM基本模型,構(gòu)建了一種軸對稱多弛豫時間(axisymmetric multiple-relaxation-time,AMRT)模型,并在模型中采用了具有二階精度的Bouzidi-Firdaouss-Lallemand(BFL)邊界處理格式.利用AMRT模擬了常見球面聚焦換能器產(chǎn)生的行波聚焦聲場,并與傳統(tǒng)聲學(xué)方法進行了對比,驗證了AMRT模型的有效性;隨后又模擬了一種新型的球腔聚焦換能器產(chǎn)生的駐波聚焦聲場,探討了該類型換能器在HIFU治療中的應(yīng)用價值.本文結(jié)果旨在推動LBM成為一種全新的有效的聲學(xué)仿真手段.
[Abstract]:Lattice Boltzmann method (LBM) is a new hydrodynamic simulation tool. Based on mesoscopic dynamics theory, LBM has many advantages, such as clear physical meaning, easy implementation of program, easy boundary processing and good parallel performance. Therefore, LBM has been widely used in many complex flow fields where traditional methods are incompetent. In this paper, the birth, development and present situation of LBM are reviewed, and the theory and basic model of LBM are described. Then, the application of LBM in high-intensity focused ultrasonic field is introduced. Based on the LBM model, an axisymmetric relaxation time multiple-time AMRT model is constructed, and the Bouzidi-Firdaouss-Lallemand BFL) boundary processing scheme with second-order accuracy is used in the model. AMRT is used to simulate the traveling wave focused sound field produced by common spherical focusing transducers, and compared with the traditional acoustic method, the validity of AMRT model is verified. Then the standing wave focused sound field generated by a new type of spherical cavity focusing transducer is simulated and the application value of this type of transducer in HIFU therapy is discussed. The purpose of this paper is to promote LBM as a new and effective means of acoustic simulation.
【作者單位】： 南京大學(xué)聲學(xué)研究所;中國科學(xué)院聲學(xué)研究所;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11674173,11374155,81127901,11474001,11474161,11474166) 江蘇省青藍工程資助
【分類號】：O426

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本文編號：2024014