基于LBM的兩相流數值模擬及其并行算法的實現.pdf

1、孔隙介質中兩相流流動在科學和工程的許多領域中都占有十分重要的地位，一直是國內外學者研究的熱點。隨著環(huán)境巖土工程的發(fā)展，兩相滲流在地下水污染預測、去除環(huán)境污染、地下工程等實踐中有了進一步的發(fā)展，同時這些工程實踐也對二相流體系統(tǒng)的研究提出了更高的要求。因此，研究孔隙介質中兩相流體流動具有重要的理論意義和實際意義。
　　近二十年來，格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method，LBM)作為一種流體系統(tǒng)建模

2、和模擬的新方法，在其理論及應用研究等方面都取得了迅速發(fā)展。該方法是介于流體的微觀分子動力學模型和宏觀連續(xù)模型之間的介觀模型，兼具二者的優(yōu)點，因此被廣泛應用于孔隙介質等傳統(tǒng)模擬方法難以勝任的領域。
　　然而，隨著研究對象的規(guī)模日益龐大，網格數目不斷上升，計算量也隨之遞增。因此，需要通過功能更強大的計算機系統(tǒng)和計算技術來加快求解的速度以解決此類問題，并行計算機及并行計算技術應運而生，提供了一種實現高速計算的方法。此刻，格子Boltzm

3、ann方法在并行性和可擴展性方面的優(yōu)勢得到了充分體現。
　　本文在 RedHat Linux環(huán)境下提出了基于Fortran和消息傳遞接口(Message Passing Interface，MPI)的LBM一般并行實現方法，并將其應用到二維Poseuille流的模擬中，以驗證該算法的正確性和高效性。然后通過引入分子間相互作用力及流-固作用力，設計了兩相流的并行算法，并應用該算法模擬不同理想狀態(tài)下的流體流動，包括相分離模擬和接觸角模