可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法
专利汇可以提供可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 流体 动 力 学计算机模拟运算领域内的一种可用于常见 非 牛 顿流体 的数值模拟方法，首先基于格子玻尔兹曼方法建立含外力项的多松弛参数格子玻尔兹曼方法；之后根据三种常见非牛顿流体的流变方程，将它们的非牛顿特征转换成离散外力项，代入计算后，完成数值模拟过程。该方法可以有效改善应用格子玻尔兹曼方法模拟非牛顿流体时的 稳定性 和准确性，结合介观格子玻尔兹曼方法原理简单、计算方便、易于实现的特点，可指导非牛顿流体的流动仿真。，下面是可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法专利的具体信息内容。
1.一种可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法，其特征在于包括步骤：
(1)基于格子玻尔兹曼方法，建立含有外力项的多松弛参数格子玻尔兹曼方法；
(2)根据三种常见非牛顿流体的流变方程，将它们的非牛顿特征转换成离散外力项，代入(1)中计算，完成数值模拟过程。
2.根据权利要求1所述的可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)包括如下分步骤：
S2.1定义各物理量初值，及划分网格区域；
S2.2计算平衡态分布函数
式中feq(r,t)-流体在时刻t，位置r时平衡态分布函数；
ωi-权重系数，具体定义为
ρ-流体的密度；
ei-离散速度，具体定义为
u-流体的流动速度；
cs-格子声速，具体定义为
c-格子速度，具体定义为c＝δx/δt；
δx-格子步长；
δt-时间步长；
S2.3计算碰撞步，具体公式为
式中f+(r,t)-流体执行碰撞步后在时刻t，位置r时的分布函数；
f(r,t)-流体在时刻t，位置r时的分布函数；
-中间变量，具体定义为
M-转换矩阵，具体定义为
-松弛过程相关的主对角线矩阵，具体定义为
其中s8＝1/τ；
τ-松弛时间，
ρ-动力粘度；
F’-计算外力项，具体定义为
I-单位矩阵；
-外力项分项，对于牛顿流体
S2.4计算应变率张量和剪切率，涉及公式如下：
式中Sαβ-应变率张量；
eiα,eiβ-分别为x方向和y方向离散速度ei的分量；
DII-应变率张量第二不变量；
l-仿真维度，这里l＝2；
-剪切率；
S2.5计算迁移步，具体公式为f(r+eiδt,t+δt)＝f+(r,t)
式中f(r+eiδt,t+δt)-流体在时刻t+δt，位置r+eiδt时的分布函数。
S2.6采用非平衡反弹形式进行壁面及边界处理；
-4
S2.7计算相对误差 若其小于10 ，则跳转至S2.9，否则执行
S2.8；
S2.8跳至步骤S2.2，执行下一次循环计算；
S2.9计算所需的宏观量，所述宏观量至少包括速度和压力分布，并利用图形呈现具体的流线图、压力场和速度场分布图，完成模拟过程。
3.根据权利要求2所述的可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中针对幂律流体，其离散外力项表达为
式中μp0-幂律流体流变方程的粘度系数。
4.根据权利要求2所述的可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中针对宾汉流体，其离散外力项表达为
式中μb0-宾汉流体流变方程的粘度系数；
τb0-宾汉流体流变方程的初始屈服应力。
5.根据权利要求2所述的可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)中针对Herschel-Bulkley流体，其离散外力项表达为
式中μh0-Herschel-Bulkley流体流变方程的粘度系数；
τh0-Herschel-Bulkley流体流变方程的初始屈服应力；
m-一个与流体粘度、应力相关的参数；
-剪切率。
6.根据权利要求2-5任一项所述的可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法，其特征在于，利用MATLAB软件编程，对于S2.2-S2.7步利用Cell元胞数组计算代替for循环，以提高运算效率。
可用于常见非牛顿流体的数值模拟方法
技术领域
背景技术
引入三次样条核函数，采用光滑粒子流体动力学方法的散度离散方案离散非牛顿流体的剪切应力，处理非牛顿流体自由表面流动，其可用于非牛顿流体的计算。
发明内容
具体实施方式
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