Lattice-Boltzmann-Methode
- Lattice-Boltzmann-Methode
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Bei der Lattice-Boltzmann-Methode (auch Lattice-Boltzmann-Verfahren oder Gitter-Boltzmann-Methode) handelt es sich um eine Ende der 1980er Jahre entwickelten Methode zur numerischen Strömungssimulation. Wie der Name andeutet wird der Phasenraum zur numerischen Lösung der Boltzmann-Gleichung durch ein Gitter diskretisiert.
Die Lattice-Boltzmann-Methode basiert auf der Berechnung einer stark vereinfachten Teilchen-Mikrodynamik. Das heißt, es wird eine Simulation auf der Teilchenebene durchgeführt. Aufgrund der internen Struktur (geringer Speicher- und Rechenbedarf je Zelle) eignet sich das Verfahren u.a. zur Berechnung von Strömungen in komplexen Geometrien. Das Lattice-Boltzmann-Verfahren hat seine theoretische Basis in der statistischen Physik. Die Wechselwirkung der mikroskopischen Teilchen wird durch die Boltzmann-Gleichung beschrieben.
Software
- Palabos: freies (GPL), hoch skalierbares framework für LBM Simulationen
- PowerFLOW: kommerzielles CFD-Programm, auf LBM basierend
- XFlow: kommerzielles CFD-Programm, auf LBM basierend
- OpenLB ist eine freie CFD Software (GPL), basiert auf LBM, C++
- El'Beem ist eine freie LBM-basierte CFD Software (GPL) die auch in der 3D-Grafik-Software Blender zur Simulation von Fluiden hinzugezogen werden kann.
Literatur
- S. Chen und G.D. Doolen: Lattice Boltzmann method for fluid flows, Annu. Rev. Fluid Mech., 30:329–364, (1998) doi:10.1146/annurev.fluid.30.1.329
- X. He und L.-S. Luo. Theory of the lattice boltzmann method: From the boltzmann equation to the lattice boltzmann equation. Phys. Rev. E, 56(6):6811-6817, (1997) doi:10.1103/PhysRevE.56.6811
- Dieter A. Wolf-Gladrow: Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models: An Introduction, Springer Verlag, 2000
- Sauro Succi: The Lattice Boltzmann Equation for Fluid Dynamics and Beyond, Oxford University Press, 2001
- S. Scheiderer: Diplomarbeit Effiziente parallele Lattice-Boltzmann-Simulation für turbulente Strömungen, 2006
(Guter Überblick über Theorie und Simulation turbulenter Strömungen mittels der LB-Methode. Es wird auch das Multi-Relaxation-Time (MRT) Schema behandelt.)
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