坡面流格子Boltzmann方法与Preissmann隐式差分法模拟

摘要：

以D1Q5速度模型为例,时间多尺度分析为手段通过待定系数法来确定平衡态分布函数,将格子Boltzmann 方法应用于坡面流运动方程;通过理想算例,以解析解为标准,比较了格子Boltzmann方法与应用广泛的Preissmann 4点隐式差分法的计算精度.研究表明,对于模拟坡脚断面水深和单宽流量过程,格子Boltzmann方法的D1Q5模型的计算精度高于Preissmann 4点隐式差分法,尤其在退水阶段.对于达到平衡时间之前的坡面水深和坡面单宽流量,格子Boltzmann方法的D1Q5模型的计算精度也高于Preissmann 4点隐式差分法.但对于达到平衡时间之后的坡面水深和坡面单宽流量,格子Boltzmann方法的D1Q5模型在x=1 m点上出现了较大的相对误差,计算精度逊于Preissmann 4点隐式差分法.将格子Boltzmann方法应用于坡面流运动时,弛豫时间选择范围以[1,1.2]s为宜.

关键词：坡面流、格子Boltzmann方法、Preissmann隐式差分法、D1Q5速度模型、弛豫时间

所属期刊栏目：45

分类号：P642.11;TV122(水文地质学与工程地质学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目41301037、江苏省高校自然科学基础研究资助项目11KJB170008和水利部公益性行业专项资助项目201301040

在线出版日期：2014-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：132-139