On the computation of viscous fluid flows by the lattice Boltzmann method

 pdf (427K)  / Annotation

List of references:

  1. О. М. Белоцерковский. Численное моделирование в механике сплошных сред. — М: Наука, 1984. — 520 с.
  2. Д. А. Бикулов, Д. С. Сенин, Д. С. Демин, А. В. Дмитриев, Н. Е. Грачев. Реализация метода решеточных уравнений Больцмана для расчетов на GPU–кластере // Вычислительные методы и программирование. — 2012. — Т. 13, № 1. — С. 221–228.
  3. О. В. Геллер, М. О. Васильев, Я. А. Холодов. Построение высокопроизводительного вычислительного комплекса для моделирования задач газовой динамики // Компьютерные исследования и моделирование. — 2010. — Т. 2, № 3. — С. 309–317. — DOI: 10.20537/2076-7633-2010-2-3-309-317.
  4. Н. Е. Грачев, А. В. Дмитриев, Д. С. Сенин. Моделирование динамики газа при помощи решеточного метода Больцмана // Вычислительные методы и программирование. — 2011. — Т. 12, № 1. — С. 227–231.
  5. Н. М. Евстигнеев, Н. А. Магницкий. Нелинейная динамика в начально-краевой задаче течения жидкости с уступа для гидродинамического приближения уравнений Больцмана // Дифференциальные уравнения. — 2010. — Т. 46, № 12. — С. 1794–1798.
  6. В. И. Киреев, А. В. Пантелеев. Численные методы в примерах и задачах. — М: Высшая школа, 2004. — 480 с.
  7. Г. В. Кривовичев. О применении интегро-интерполяционного метода к построению одношаговых решеточных кинетических схем Больцмана // Вычислительные методы и программирование. — 2012. — Т. 13. — С. 19–27.
  8. Г. В. Кривовичев. Об устойчивости конечно-разностных решеточных схем Больцмана // Вычислительные методы и программирование. — 2013. — Т. 14. — С. 1–8.
  9. А. Л. Куперштох. Трехмерное моделирование двухфазных систем типа жидкость–пар методом решеточных уравнений Больцмана на GPU // Вычислительные методы и программирование. — 2012. — Т. 13. — С. 130–138.
  10. Д. А. Мачин, Б. Н. Четверушкин. Кинетические и lattice Boltzmann схемы // Математическое моделирование. — 2004. — Т. 16, № 3. — С. 87–94.
  11. П. Роуч. Вычислительная гидродинамика. — М: Мир, 1972. — 612 с.
  12. С. А. Семенов, Г. В. Кривовичев. Численное исследование подходов к реализации граничных условий в методе решеточных уравнений Больцмана / Процессы управления и устойчивость: Труды 43-й международной научной конференции. — СПб: Издат. дом С.-Петерб. ун-та, 2012. — С. 196–201.
  13. Л. Г. Семин, В. П. Шапеев. Метод коллокаций и наименьших квадратов для уравнений Навье–Стокса // Вычислительные технологии. — 1998. — Т. 3, № 3. — С. 72–84.
  14. Б. Н. Четверушкин. Кинетически-согласованные разностные схемы в газовой динамике. — М: Изд-во МГУ, 1999. — 232 с.
  15. Н. Н. Яненко. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. — Новосибирск: Наука, 1967. — 197 с.
  16. T. Abe. Derivation of the lattice Boltzmann method by means of the discrete ordinate method for the Boltzmann equation // Journal of Computational Physics. — 1997. — V. 131, no. 1. — P. 241–246. — DOI: 10.1006/jcph.1996.5595. — ads: 1997JCoPh.131..241A.
  17. P. Asinari, T. Ohwada, E. Chiavazzo, A. F. Rienzo. Link–wise artificial compressibility method // Journal of Computational Physics. — 2012. — V. 231. — P. 5109–5143. — DOI: 10.1016/j.jcp.2012.04.027. — MathSciNet: MR2929935. — ads: 2012JCoPh.231.5109A.
  18. P. L. Bhatnagar, E. P. Gross, M. Krook. A model for collision processes in gases. I. Small amplitude processes in charged and neutral one-component systems // Physical Review. — 1954. — V. 94, no. 3. — P. 511–525. — DOI: 10.1103/PhysRev.94.511. — ads: 1954PhRv...94..511B.
  19. R. Blaak, P. M. A. Sloot. Lattice dependence of reaction-diffusion in lattice Boltzmann modeling // Computer Physics Communications. — 2000. — V. 129. — P. 256–266. — DOI: 10.1016/S0010-4655(00)00112-0. — MathSciNet: MR1780568. — ads: 2000CoPhC.129..256B.
  20. S. Chen, G. D. Doolen. Lattice Boltzmann method for fluid flows // Annual Review of Fluid Mechanics. — 1998. — V. 30. — P. 329–364. — DOI: 10.1146/annurev.fluid.30.1.329. — MathSciNet: MR1609606. — ads: 1998AnRFM..30..329C.
  21. S. Chen, J. Tolke, M. Krafczyk. A new method for the numerical solution of vorticity–streamfunction formulations // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. — 2008. — V. 198. — P. 367–376. — DOI: 10.1016/j.cma.2008.08.007. — ads: 2008CMAME.198..367C.
  22. M. Cheng, Q. Yao, L. S. Luo. Simulation of flow past a rotating circular cylinder near a plane wall // International Journal of Computational Fluid Dynamics. — 2006. — V. 20, no. 6. — P. 391–400. — DOI: 10.1080/10618560601000736. — ads: 2006IJCFD..20..391C.
  23. A. J. Chorin. A numerical method for solving incompressible viscous flow problems // Journal of Computational Physics. — 1967. — V. 2. — P. 12–26. — DOI: 10.1016/0021-9991(67)90037-X. — ads: 1967JCoPh...2...12C.
  24. D. d’Humieres, I. Ginzburg, M. Krafczyk, P. Lallemand, L. S. Luo. Multiple-relaxation-time lattice Boltzmann models in three dimensions // Philosophical Transactions of Royal Society of London A. — 2002. — V. 360. — P. 437–451. — DOI: 10.1098/rsta.2001.0955. — MathSciNet: MR1902782. — ads: 2002RSPTA.360..437D.
  25. E. Fares. Unsteady flow simulation of the Ahmed reference body using a lattice Boltzmann approach // Computers and Fluids. — 2006. — V. 35. — P. 940–950. — DOI: 10.1016/j.compfluid.2005.04.011.
  26. U. Ghia, K. N. Ghia, C. T. Shin. High-Re solutions for incompressible flow using the Navier–Stokes equations and a multigrid method // Journal of Computational Physics. — 1982. — V. 48. — P. 387–411. — DOI: 10.1016/0021-9991(82)90058-4. — ads: 1982JCoPh..48..387G.
  27. Z. Guo, T. S. Zhao. Lattice Boltzmann model for incompressible flows through porous media // Physical Review E. — 2002. — V. 66. — P. 036304–1–036304–9. — DOI: 10.1103/PhysRevE.66.036304. — ads: 2002PhRvE..66c6304G.
  28. X. He, Doolen G. D., T. Clark. Comparison of the lattice Boltzmann method and the artificial compressibility method for Navier–Stokes equations // Journal of Computational Physics. — 2002. — V. 179. — P. 439–451. — DOI: 10.1006/jcph.2002.7064. — MathSciNet: MR1911372. — ads: 2002JCoPh.179..439H.
  29. X. He, L. S. Luo. Lattice Boltzmann model for the incompressible Navier– Stokes equation // Journal of Statistical Physics. — 1997. — V. 88, no. 3/4. — P. 927–944. — MathSciNet: MR1467637. — ads: 1997JSP....88..927H.
  30. M. A. Hussein, T. Becker. Numerical modelling of shear and normal stress of micro-porous ceramics for stimulated in-vitro cultivation of bone cells // Microfluidics and Nanofluidics. — 2010. — V. 8. — P. 665–675. — DOI: 10.1007/s10404-009-0499-1.
  31. E. Le Coupanec, J. C. G. Verschaeve. A mass conserving boundary condition for the lattice Boltzmann method for tangentially moving walls // Mathematics and Computers in Simulation. — 2011. — V. 81, no. 12. — P. 2632–2645. — DOI: 10.1016/j.matcom.2011.05.004. — MathSciNet: MR2822274.
  32. Q. Liao, T. C. Jen. Numerical simulation of fluid flow and heat transfer in a curved square duct by using the lattice Boltzmann method // Numerical Heat Transfer, Part A. — 2008. — V. 54. — P. 451–480. — DOI: 10.1080/10407780802290077. — ads: 2008NHTA...54..451L.
  33. L. S. Luo. Theory of the lattice Boltzmann method: lattice Boltzmann models for nonideal gases // Physical Review E. — 2000. — V. 62, no. 4. — P. 4982–4996. — DOI: 10.1103/PhysRevE.62.4982. — MathSciNet: MR1793832. — ads: 2000PhRvE..62.4982L.
  34. D. O. Martinez, W. H. Matthaeus, S. Chen, D. C. Montgomery. Comparison of spectral method and lattice Boltzmann simulations of two-dimensional hydrodynamics // Physics of Fluids. — 1994. — V. 6, no. 3. — P. 1285–1298. — DOI: 10.1063/1.868296. — ads: 1994PhFl....6.1285M.
  35. R. R. Nourgaliev, T. N. Dinh, T. G. Theofanous, D. Joseph. The lattice Boltzmann equation method: theoretical interpretation, numerics and implications // International Journal of Multiphase Flow. — 2003. — V. 29. — P. 117–169. — DOI: 10.1016/S0301-9322(02)00108-8.
  36. T. Ohwada, P. Asinari. Artificial compressibility method revisited: asymptotic numerical method for the incompressible Navier–Stokes equations // Journal of Computational Physics. — 2010. — V. 229. — P. 1698–1723. — DOI: 10.1016/j.jcp.2009.11.003. — MathSciNet: MR2578247. — ads: 2010JCoPh.229.1698O.
  37. C. Pan, L. S. Luo, C. T. Miller. An evaluation of lattice Boltzmann schemes for porous medium flow simulation // Computers and Fluids. — 2006. — V. 35. — P. 898–909. — DOI: 10.1016/j.compfluid.2005.03.008.
  38. P. R. Rinaldi, E. A. Dari, M. J. Venere, A. Clansse. A lattice Boltzmann solver for 3D fluid simulation on GPU // Simulation Modelling Practice and Theory. — 2012. — V. 25. — P. 163–171. — DOI: 10.1016/j.simpat.2012.03.004.
  39. M. Schreiber, P. Neumann, S. Zimmer, H. J. Bungartza. Free-surface lattice-Boltzmann simulation on many-core architectures // Procedia Computer Science. — 2011. — V. 4. — P. 984–993. — DOI: 10.1016/j.procs.2011.04.104.
  40. J. D. Sterling, S. Chen. Stability analysis of lattice Boltzmann methods // Journal of Computational Physics. — 1996. — V. 123. — P. 196–206. — DOI: 10.1006/jcph.1996.0016. — ads: 1996JCoPh.123..196S.
  41. A. C. Velivelli, K. M. Bryden. Parallel peformance and accuracy of lattice Boltzmann and traditional finite difference methods for solving the unsteady two-dimensional Burger’s equation // Physica A. — 2006. — V. 362. — P. 139–145. — DOI: 10.1016/j.physa.2005.09.031. — ads: 2006PhyA..362..139V.
  42. J. Wang, M. Wang, Z. Li. Lattice Poisson–Boltzmann simulations of electro-osmotic flows in microchannels // Journal of Colloid and Interface Science. — 2006. — V. 296. — P. 729–736. — DOI: 10.1016/j.jcis.2005.09.042. — ads: 2006JCIS..296..729W.
  43. D. A. Wolf-Gladrow. A lattice Boltzmann equation for diffusion // Journal of Statistical Physics. — 1995. — V. 79, no. 5–6. — P. 1023–1032. — DOI: 10.1007/BF02181215. — ads: 1995JSP....79.1023W.
  44. D. A. Wolf-Gladrow. Lattice-gas cellular automata and lattice Boltzmann models — an introduction. — Berlin: Springer–Verlag, 2005. — 311 p. — MathSciNet: MR1744724.
  45. Q. G. Xiong, B. Li, J. Xu, X. J. Fang, X. W. Wang, L. M. Wang, X. F. He, W. Ge. Efficient parallel implementation of the lattice Boltzmann method on large clusters of graphic processing units // Computer Science and Technology. — 2012. — V. 57, no. 7. — P. 707–715. — MathSciNet: MR2712387.
  46. Z. Zhao, P. Huang, Y. Li, J. Li. A lattice Boltzmann method for viscous free surface waves in two dimensions // International Journal for Numerical Methods in Fluids. — 2013. — V. 71. — P. 223–248. — DOI: 10.1002/fld.3660. — MathSciNet: MR3004674. — ads: 2013IJNMF..71..223Z.

Indexed in Scopus

Full-text version of the journal is also available on the web site of the scientific electronic library eLIBRARY.RU

The journal is included in the Russian Science Citation Index

The journal is included in the RSCI

International Interdisciplinary Conference "Mathematics. Computing. Education"