模拟坡面流格子Boltzmann方法与Preissmann隐式差分法对比

作者：张小娜冯杰张东辉刘宁宁^*

来源：农业机械学报, 2014, (10).

• 坡面流 格子 Boltzmann 方法 Preissmann 隐式差分法 D1Q5 速度模型 弛豫时间

本文以D1Q5速度模型为例,通过只对时间作多重尺度化,以多尺度分析为手段通过待定系数法来确定平衡态分布函数,将格子Boltzmann方法应用于坡面流运动方程;通过理想算例,以解析解为标准,比较了格子Boltzmann方法与应用广泛的Preissmann4点隐式差分法的计算精度。研究表明,对于模拟坡脚断面水深和单宽流量过程,格子 Boltzmann 方法的 D1Q5 模型的计算精度高于Preissmann4点隐式差分法,尤其在退水阶段。对于达到平衡时间之前的坡面水深和坡面单宽流量,格子Boltzmann方法的D1Q5模型的计算精度也高于Preissmann 4点隐式差分法。但对于达到平衡时间之后的坡面水深和坡面单宽流量,格子Boltzmann方法的D1Q5模型在x=1m点上出现了较大的相对误差,计算精度逊于Preissmann4点隐式差分法。将格子Boltzmann方法应用于坡面流运动时,弛豫时间选择范围[1,1.2]为宜。

• 出版日期2014-7-7
• 单位江苏科技大学; 南京信息工程大学; 中国水利水电科学研究院