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LAB / 实验室

调一调,看流动怎样变化。

从大学时的计算流体力学兴趣出发,做一个可以亲手试的实验。切换二维方腔与三维圆柱,观察参数和边界条件怎样影响流场。

TRY THE MODEL

亲手调整参数,观察流动怎样变化。

THE FLUID LABD2Q9 / LIVE

顶盖驱动方腔流

64 × 64
MOVING LID →LID-DRIVEN CAVITY

静态边界示意 · 启用 JavaScript 体验模拟

流速 |u| 暗 0 → 亮 0.10t = 0 Δt

封闭方腔 · 上盖 U → · 三壁无滑移

上盖向右运动,其余三壁静止 · 点击格点探查分布

Re ≈ 87 · τ = 0.650格子单位 · 调参后重新初始化
流动是怎样算出来的?

二维 D2Q9:上盖向右运动,带动封闭方腔内的主涡;Re 以腔体边长计算。初始流体静止。

格点(32,32)
ρ · u

每格保存九个方向的分布 fᵢ,中心 f₀ 为静止分布。

  1. 碰撞:分布向局部平衡态松弛,守恒质量与动量。
  2. 迁移:分布移动到相邻格点。静止壁反弹,上盖通过移动壁修正注入水平动量。
  3. 涌现:求和得到密度与速度,示踪粒子沿速度场留下运动轨迹。
fi=fififieqτf_i^\star = f_i - \frac{f_i - f_i^{\mathrm{eq}}}{\tau}fi(x+ci,t+1)=fi(x,t)f_i(\mathbf{x} + \mathbf{c}_i, t + 1) = f_i^\star(\mathbf{x}, t)ρ=ifi\rho = \sum_i f_iρu=ifici\rho\mathbf{u} = \sum_i f_i\mathbf{c}_iν=13(τ12)\nu = \frac{1}{3}\left(\tau - \frac{1}{2}\right)

亮点是示踪粒子,不是逐个求解的分子。两个算例均为低马赫数 BGK 教学模型,参数使用格子单位。颜色超出图例范围时饱和。了解反弹边界 ↗

THE FLUID LAB

计算流体力学实验

实验背后的经历

这是格子玻尔兹曼方法的教学算例,未作工程尺度标定。它与研究项目中的方法和验证条件分别说明。