Un esquema de regularización mejorado para un modelo de Boltzmann en red extendido
Autores: Zhang, Zhihong; Li, Yijin; Gao, Haobu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un esquema de regularización mejorado para un modelo de Boltzmann en red extendido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo de Lattice Boltzmann
Modelo de regularización
Estabilidad numérica
Distribución no equilibrada
Polinomios de Hermite
Regularización recursiva
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Para un modelo de Boltzmann en red extendido basado en una función de distribución de equilibrio de forma de producto, se propone un modelo de regularización mejorado con mayor estabilidad numérica. En el modelo de colisión regularizado de este artículo, los coeficientes se calculan utilizando dos métodos distintos durante la reconstrucción de la distribución no equilibrada. El primer método proviene de la proyección directa de la distribución no equilibrada, mientras que el segundo método se basa en el paso de regularización, que se refina a través del cálculo recursivo de los coeficientes de los polinomios de Hermite no equilibrados. En comparación con el modelo original de Boltzmann en red, el método de regularización recursiva mejora significativamente la estabilidad del esquema numérico al filtrar adecuadamente las contribuciones no hidrodinámicas de segundo orden y/o de orden superior. Inicialmente, bajo condiciones isotérmicas, se realizan simulaciones de capas de doble cizallamiento periódico a números de Reynolds que varían de 10^4 a 10^6, probando el efecto mejorado del modelo regularizado en la ampliación de su rango de velocidad disponible. Posteriormente, con un número de Reynolds fijo, se realizan simulaciones a varios valores de temperatura para evaluar el rendimiento del modelo al desviarse de la temperatura de referencia de la red. Los resultados demuestran que, en comparación con el modelo original, el modelo de regularización recursiva exhibe una estabilidad mejorada y amplía los rangos de velocidad y temperatura utilizables del modelo.
Descripción
Para un modelo de Boltzmann en red extendido basado en una función de distribución de equilibrio de forma de producto, se propone un modelo de regularización mejorado con mayor estabilidad numérica. En el modelo de colisión regularizado de este artículo, los coeficientes se calculan utilizando dos métodos distintos durante la reconstrucción de la distribución no equilibrada. El primer método proviene de la proyección directa de la distribución no equilibrada, mientras que el segundo método se basa en el paso de regularización, que se refina a través del cálculo recursivo de los coeficientes de los polinomios de Hermite no equilibrados. En comparación con el modelo original de Boltzmann en red, el método de regularización recursiva mejora significativamente la estabilidad del esquema numérico al filtrar adecuadamente las contribuciones no hidrodinámicas de segundo orden y/o de orden superior. Inicialmente, bajo condiciones isotérmicas, se realizan simulaciones de capas de doble cizallamiento periódico a números de Reynolds que varían de 10^4 a 10^6, probando el efecto mejorado del modelo regularizado en la ampliación de su rango de velocidad disponible. Posteriormente, con un número de Reynolds fijo, se realizan simulaciones a varios valores de temperatura para evaluar el rendimiento del modelo al desviarse de la temperatura de referencia de la red. Los resultados demuestran que, en comparación con el modelo original, el modelo de regularización recursiva exhibe una estabilidad mejorada y amplía los rangos de velocidad y temperatura utilizables del modelo.