[發明專利]一種復雜邊界微流動的仿真方法及系統

在審

• 申請號: 201710812166.7
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN109492235A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 高誠;龍秋蓮;孫川翔
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

1.一種復雜邊界微流動的仿真方法，其特征在于，包括：

1)基于格子玻爾茲曼方法，建立微尺度流動模型，獲取初始分布函數；

2)基于所述初始分布函數，獲取分子之間相互作用后的第一分布函數和分子與邊界相互作用后的第二分布函數；

3)基于所述第一分布函數和所述第二分布函數，獲取下一時間步長內碰撞遷移過程中所需要的宏觀參數和平衡態分布函數；

4)對所述格子玻爾茲曼方法進行收斂性判斷，若判定不收斂，則重復步驟3—4，直至收斂計算終止。

2.根據權利要求1所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，所述微尺度流動模型包括鏡面反射模型和標準反彈模型。

3.根據權利要求1所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，所述初始分布函數方程表示為：

f_i(x,t₀)(i＝0,1,…,m-1) (1)

其中，f_i(x,t₀)表示t₀時刻在x處的流體粒子在i方向上的分布函數，x為位置，t₀為初始時間。

4.根據權利要求1所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，獲取所述第一分布函數包括兩個步驟：

1)執行碰撞；

2)執行遷移。

5.根據權利要求4所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，執行所述碰撞的方程表示為：

其中，f_i'(x,t)表示在t時刻，x處執行碰撞后的分布函數，f_i(x,t)為碰撞前的分布函數，f_i^eq(x,t)表示t時刻在x處的流體粒子在i方向上的平衡態分布函數，τ為無量綱的松弛時間，δt為時間步長，F_i(x,t)為t時刻在x處的流體粒子在i方向上的外力。

6.根據權利要求4所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，執行所述遷移的方程表示為：

f_i(x+e_iδt,t+δt)＝f_i′(x,t) (3)

其中，表示執行遷移后的分布函數，f_i'(x,t)為執行碰撞后的分布函數，δt為遷移過程的時間步長，e_iδt為遷移的空間步長。

7.根據權利要求1所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，所述第二分布函數通過微尺度邊界處理方法獲取。

8.根據權利要求1所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，所述微尺度邊界處理方法為半步長速度滑移邊界處理格式。

9.根據權利要求1所述的復雜邊界微流動的仿真方法，其中，基于Maxwell的鏡面反射理論所述第二分布函數表示為：

f_i(x,t)＝rf′_bb(i)(x,t)+(1-r)f′_spec(i)(x,t) (4)

其中，f_i(x,t)表示t時刻在x處的流體粒子在i方向上的分布函數，f′_bb(i)(x,t)為t時刻在x處的流體粒子在i方向上反彈后的分布函數，f′_spec(i)(x,t)為t時刻在x處的流體粒子在i方向上鏡面反射后的分布函數，r為組合系數。

10.一種復雜邊界微流動的仿真系統，其特征在于，該系統包括：

存儲器，其上存儲有計算機可執行指令；

處理器，所述處理器執行計算機可執行指令時實現以下步驟：

1)基于格子玻爾茲曼方法，建立微尺度流動模型，獲取初始分布函數；

2)基于所述初始分布函數，獲取分子之間相互作用后的第一分布函數和分子與邊界相互作用后的第二分布函數；

3)基于所述第一分布函數和所述第二分布函數，獲取下一時間步長內碰撞遷移過程中所需要的宏觀參數和平衡態分布函數；

4)對所述格子玻爾茲曼方法進行收斂性判斷，若判定不收斂，則重復步驟3—4，直至收斂計算終止。