Computational gas dynamics with the lattice boltzmann method: preconditioning and boundary conditions
- Autores: Salvador Izquierdo Estallo
- Directores de la Tesis: Norberto Fueyo Díaz (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2008
- Idioma: inglés
- ISBN: 978-84-691-6469-3
- Tribunal Calificador de la Tesis: F. J. Higuera (presid.), Elías Cueto Prendes (secret.), Stephane Zaleski (voc.), Clara Salueña Pérez (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Dialnet
- Resumen
Lá ecuación de lattice Boltzmann (LB) es un método de Fluidodinámica Computacional (CFD) basado en la teoría cinética de gases que aproxima la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles en el límite de números de Mach y de Knudsen bajos, El creciente interés por este método proviene de las mejoras que introduce respecto a las técnicas clásicas de CFD, debido a su alto rendimiento computacional y a la posibilidad de incorporar modelos fisicos a un nivel más fundamental debido a su origen cinético.
El trabajo de esta Tesis se centra en el desarrollo de nuevas aproximaciones a dos aspectos numéricos: (i) condiciones de contorno, incluyendo la modificación de condiciones de contorno existentes para el tratamiento de la interacción entre contornos y ondas de presión, y la extensión necesaria para incluir condiciones de contorno relacionadas con gradientes de variables macroscópicas; y(ii) precondicionamiento, derivando métodos de lattice Boltzmann equivalentes a precondicionadores temporales de las ecuaciones de Navier-Stokes, y analizando las mejoras obtenidas. Se espera que estas propuestas ayuden a la generalización del uso de los métodos de lattice Boltzmann como una técnica estándar de CFD.
ABSTRACT The standard Lattice Boltzmann (LB) equation is a Computational Fluid Dynamics (CFD) method that approximates the incompressible solution of the Navier-Stokes (NS) equations in the low Mach and Knudsen number limit. This Thesis focuses on the development of new approaches for two numerical aspects of lattice Boltzmann methods: (i) Boundary Conditions, modifying existing open boundary conditions for the treatment of the interaction between boundaries and pressure waves, and extending macroscopic-gradient-related conditions in arbitrary geometries; and (ü) Preconditioning, developing equivalent lattice Boltzmann methods of time-derivative preconditioned Navier-Stokes schemes, and analyzing its improved behavior. These developments are expected to further increase the applicability of the lattice Boltzmann method as a standard CFD technique.
