文档介绍：西北工业大学本科设计论文

本科毕业设计论文

题目微尺度流动的格子 Boltzmann 方法模拟

专业名称飞行器动力工程
学生姓名吴迪
指导教师肖洪副教授
毕业时间 2011 年 6 月
本科毕业设计论文
设计
毕业论文任务书
一、题目:
微尺度流动的格子 Boltzmann 方法模拟
二、指导思想和目的要求:
掌握格子 Boltzmann 方法的基本原理以及在不同边界条件下的处理方法;学
习统计力学中相关的物理知识;学习 Fortran 程序语言并能够熟练应用;利用格
子 Boltzmann 方法和 Fortran 语言对微尺度矩形通道内部的气流流动进行建模和计
算;结合本科期间的气体动力学、工程热力学、流体力学等专业知识增强编程和
数值仿真能力;并由毕业设计环节,了解和掌握科学研究的一般方法与步骤,培
养分析问题和解决问题的能力,为以后研究生期间的学习及课题研究打下良好的
基础。
三、主要技术指标:
Boltzmann 方法的基本原理,并对不同的边界条件处理方法有
足够的认知;
Fortran 语言,能够独立的完成计算程序的编写;
,熟练掌握格子 Boltzmann 方法的
建模及计算步骤;
Fortran 语言对微尺度矩形通道建模计算,并得到在压力边界条件下的
三维流场分布;
,并与部分尼古拉斯试验曲
线对比分析;
四、进度与要求:
1~ 4 周学习格子 Boltzmann 方法的基本原理;
5~ 6 周收集外文资料;
7~ 8 周查阅资料,了解国内外关于格子 Boltzmann 方法模拟方面的应用
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研究;
9~10 周掌握 Fortran 程序语言,达到熟练运用程度;
11~12 周阅读公开源代码的程序,了解格子 Boltzmann 方法在计算机编程
方面的实际步骤;
13~16 周编写程序,调试,并计算出结果
17~18 周毕业论文撰写、准备答辩;
19 周答辩;
五、主要参考书及参考资料
,王勇,李庆。《格子 Boltzmann 方法的理论及应用》。
,郑楚光。《格子 Boltzmann 方法的原理及应用》。
,董曾南。《粘性流体力学》。
。《Fortran 95 程序设计》。
。《气体动力学基础》。

学生___________ 指导教师___________ 系主任___________
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摘要

开发了基于D3Q15模型的Lattice Boltzmann Method(LBM)源代码,发展了
压力边界条件下的LBM流动数值模拟方法。对矩形微通道流动进行了数值研究,
研究结果表明:在小雷诺数下矩形微通道通道宽高比是流动阻力系数主影响参
数,宽高比愈小,矩形微流动偏离连续介质假说层流阻力系数的经验公式值愈大;

关键词:格子Boltzmann方法,微尺度,压力损失系数

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ABSTRACT

Basing on D3Q15 model in Lattice Boltzmann Method, this paper created
computational code and developed LBM numerical simulation method with pressure
boundary condition. Numerical research of flow field in a square duct is implemented.
The research shows that the square duct’s proportion of width to highness is the main
factor influencing lost coefficient of pressure in low Re and the lower pare