非平衡与多相复杂系统模拟研究——Lattice Boltzmann动理学理论与应用

摘要：

在自然界和工程物理领域存在大量的非平衡、多相等复杂系统和复杂行为.Lattice Boltzmann (LB)方法起源于复杂系统复杂行为研究的格子气或元胞自动机模型;其中,现代版的Lattice Boltzmann Kinetic Model (LBKM)植根于非平衡统计物理学的基本方程—Boltzmann方程.本文从物理学视角评述LB方法,给出单松弛因子和多松弛因子LBKM构建的统一理论,介绍其在非平衡与多相复杂系统研究方面的应用.简单列举LB在多相流、可压流、材料动理学等方面的进展,重点介绍使用LB研究流体界面不稳定性、燃烧等问题的工作.本文所重点传递的信息为:可以通过宏观量研究系统的非平衡行为、可以提供系统偏离热力学平衡引发的宏观效应是LBKM建模优越于宏观连续介质建模的地方;除了可以从更基本的层面理解相应物理系统的特征、机制和规律外,这类研究结果可以为现有程序或软件中宏观模型的改进(例如修正项的构造)提供物理参考.

关键词：格子玻尔兹曼、动理学模型、非平衡效应、复杂系统

所属期刊栏目：34

分类号：O41(理论物理学)

在线出版日期：2014-08-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：136-167