Boltzmann方法是一個廣泛套用於多個領域的概念,特別是在物理和工程中。它基於Boltzmann方程,該方程描述了系統中粒子速度分布函式的時間演化。
在格子玻爾茲曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)中,這種方法被用於計算流體力學,具有以下特點:
介於微觀分子動力學模型和巨觀連續模型之間的介觀模型特點。
流體相互作用描述簡單。
複雜邊界易於設定。
易於並行計算。
程式易於實施。
LBM的核心包括兩個步驟:碰撞和遷移。在碰撞過程中,粒子在格點上相互作用,然後在遷移過程中,這些粒子根據其速度移動到相鄰的格點。
LBM包含三個基本要素:流體粒子的離散速度集合、格子結構和演化方程。它描述了具有離散速度的流體粒子分布函式在某個特定格子上的運動過程。
常用的LBM模型包括單鬆弛模型(SRT-LBM)和多鬆弛模型(MRT-LBM)。這些模型通過調整碰撞運算元來模擬不同的流體行為。
總的來說,Boltzmann方法和LBM提供了一種有效的方法來模擬和分析複雜系統中的粒子運動和流體流動,特別是在需要處理大量粒子和複雜邊界條件的場合。