[非伸手党]求问LBM湍流计算发展近况？

通流

我是不搞LBM。按我的看法，国外搞CFD已经不多。因为CFD已经比较成熟，所以用的人很多。我想，LBM当年也热过一阵，以为可以解决所有问题。结果怎么样，我其实也不知道。反正用LBM的不多。

就像，CFD有一阵都在搞什么高阶，pvd之类的，结果最常用的还是Jameson。几年前，有个人告诉我说，高阶已经成熟了，他们正在搞个通用程序，后来又没有声音了。

本来，这些方法都是工具，重要的是对物理问题的理解。

当然，如果这里有什么人能够写个对目前CFD的大概的总结，可能会对大家有帮助。

kilin027

你说的很有道理。但医学上来说，不希望有聚合物的产生，而是希望小颗粒能够分离进入肺泡产生药效。

kilin027

感谢你提供的信息。
你现在在Florida吗？你做的DNS不可压缩流能具体讲下细节吗？

通流

我是在瞎猜你的应用。其实，如果我连问题都不知道的话，很难给建议的。

kilin027

还是感谢你热心的帮助
提的建议都很好

ywang

原帖由 通流 于 2011-11-7 11:50 发表

                               
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我是不搞LBM。按我的看法，国外搞CFD已经不多。因为CFD已经比较成熟，所以用的人很多。我想，LBM当年也热过一阵，以为可以解决所有问题。结果怎么样，我其实也不知道。反正用LBM的不多。

就像，CFD有一阵都在搞什 ...

1.“国外搞CFD已经不多。”
    我不知道“不多”的基准是什么。仍然以自己所了解的小范围来说。
    阿贡国家实验室的Argonne Leadership Computing Facility，该中心2011年主要支持的7个项目中，有4个与CFD相关（我们是其中之一），剩下3个是材料。这个比例我想能说明些问题。
    我现在老板是Spading早年弟子，我们系也有Jamson的弟子，都还是在一如既往地做CFD。

    当然，我发现通流兄的描述是“搞CFD已经不多”，“用的人很多”，，，个人猜测通流兄认为“搞”是做算法类基础研究，“用”是直接用现成方法现成软件等。
    而我把两类都归为“做'CFD的，因为毕竟很多时候，即使用现成算法现成软件，也需要了解CFD的内容，甚至还需要自己DIY一些工作。

2. “LBM热过一阵子，以为可以解决所有问题”。
    LB当然不能解决所有问题，呵呵，这样说就不科学。我从来不这样认为。我个人也曾对LB失去兴趣，，，但后来逐渐明白它就一方法而已，不好不坏。

    话说回来，与NS方法比，它真有些优势。
    比如前面徐辉提到“二阶进度的LBM比其基于二阶空间3阶Runge-Kutta方法的NSEs,其具有更小的弥散误差”，Moser他们用谱方法算通道湍流，壁面附近网格分辨率用到了y+=0.05；而用LBM只要y+=2就够了。我觉得是因为LB在一个cell里面就有多个离散速度，在某种意义上，像谱方法。但尽管增多了离散速度，对于大规模计算的话（我个人目前最高用到8192个处理器），基于迁移碰撞的标准LB的效率还是比FV/FD要高，因为LB不需要解泊松方程，数据传递很简单。
   还有，从Boltzmann方法出发，LB是可以恢复多种不同精度的宏观控制方程，NS只是其中一个。所以可以比NS方法用的领域广。最近Succi还用LB搞相对论流体，呵呵。

   当然LB也有弱点，看似入门简单，其基础理论比NS方法要复杂；针对不同流动问题，要各种模型换来换去；算稳态问题，如果不加处理（可以加预处理，也可以用隐式等），会比NS方法慢。

3. 另外，高阶通用代码我不知道。但确实国内现在有几家在搞CFD软件了，呵呵；而欧美，在接下来几年，也会有新软件出来的。
4. 本来，这些方法都是工具，重要的是对物理问题的理解。
    这个我们理解一样，呵呵。

[ 本帖最后由 ywang 于 2011-11-8 02:08 编辑 ]

ywang

原帖由 kilin027 于 2011-11-7 19:47 发表

                               
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你说的很有道理。但医学上来说，不希望有聚合物的产生，而是希望小颗粒能够分离进入肺泡产生药效。

大概3年前，我见过澳大利亚皇家墨尔本大学的一个教授搞过类似课题，用fluent算的。

ywang

原帖由 kilin027 于 2011-11-7 19:52 发表

                               
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感谢你提供的信息。
你现在在Florida吗？你做的DNS不可压缩流能具体讲下细节吗？

我在加州。不知道你想了解FDM+谱方法的，还是LB的？
可以站内，或者email： ywangcam@gmail.com

通流

3. 另外，高阶通用代码我不知道。但确实国内现在有几家在搞CFD软件了，呵呵；而欧美，在接下来几年，也会有新软件出来的。
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我也希望有点新东西出来。我们只能拭目以待了。
上学的时候，那个搞应用数学的教授，上课时冒出一句：对于数值计算，二阶精度够了。我到现在还是没有明白这句话的意思。

kilin027

可能是因为数值计算本身就不精确吧，跟实验数据保持量级一致就很不错了。何苦还要搞高阶增加计算量。

kilin027

我实习的时候，仿真结果也只是用于帮助改进结构设计，具体数值只能算是参照，公司的领导也不是很信任这东西，都是结构上改的差不多了，数值上不太离谱就送去实验，只有具体的实验数据才是他们看重的。

luo@odu.edu

LB for fully compressible flows with Ma up to 10?! Yes, you will tell me those big-shots have published so many papers .... But show me good results of flows with contact discontinuity. The truth is, LB relies on some perturbation expansions about the
Maxwellian equilibrium and some CONSTANT temperature. This inherently limits
the extension of LBE for fully compressible flows.

The bottom line, I will never use LB to model fully compressible flows -- there are much better methods.

wdlxmzd

谢谢罗老师经常来论坛指点我们，09年去广州开会，作为一个学生，面对会议上您压倒势地对BGK的批判，我们这些之前做BGK的是很有压力的，但这也使得我们了解到LBM的真正动态，亦迫使我们去学习MRT。

所以后来我也学习MRT, 开始使用MRT，在我们一些论文里面，也逐渐做一些MRT的简单推广模型。

对于LBM模拟高马赫可压缩流动，罗老师个人不喜欢，这里我想跟罗老师探讨下低马赫数可压缩流动，高马赫数常常带激波，所以LBM往往不太好做，但是低马赫数可压缩流动，马赫数非常小，甚至接近于零。但由温度引起的密度变化不可忽略，所以是可压缩流动。
例如大温差下的自然对流。低马赫数可压缩流动在很多工程实际问题中存在，例如内燃机、新型低温制冷机如热声制冷机中，以及一些燃烧问题。

我想跟罗老师探讨下LBM在低马赫数可压缩流动中应用的问题。如果从动理论出发，BOLTZMANN方程在N-S层次毫无疑问会恢复可压缩形式的N-S方程；
如果从LBM标准模型出发，包括标准MRT在内，恢复的形式上也是可压缩的N-S方程，尽管不含能量，以及存在理想气体状态方程不满足等问题。但形式上是可压缩的N-S方程，所以不少学者认为LBM在应用于不可压缩流动时可作为一种人工压缩方程。

这里想请教罗老师对LBM模拟低马赫数可压缩流动怎么看，前提是标准格子加碰撞迁移格式，因为我们也知道，有限差分LBM格式在低马赫数下，计算效率比较低。

ywang

原帖由 luo@odu.edu 于 2011-11-18 10:57 发表

                               
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LB for fully compressible flows with Ma up to 10?! Yes, you will tell me those big-shots have published so many papers .... But show me good results of flows with contact discontinuity. The truth is,  ...

谢谢罗教授的点评！我已经2年没做模型方面的工作，对可压缩最新进展不详。放弃这块的原因是我后来有段时间改做实验和FVM。

1. 之前看过90年底到2009年之间的一些文献。就我以前掌握的信息而言，Kataoka、Sun Chenhai、Shu Chang、Xu Aiguo以及我博士所在的组都做了一些工作。对于Riemann问题、双马赫反射这样的算例，可以得到不错的结果。而且，这些模型基本上不再基于Maxwellian分布，并可以处理变温度。

2. 不知道罗教授所谓的big-shots怎么判断。个人觉得有争议的方向，是可以投入精力去做的。就像有很多人反对LB，但还是有很多人在做LB；也如同您一直反对LB搞可压缩，但还是有不少人曾经或者开始做可压缩。好或者不好，值或者不值，想来每个人都有判断标准。当然，研究的目的不能仅仅是发文章凑数，而且也需要罗教授这样的大师给大家指点。

[ 本帖最后由 ywang 于 2011-11-18 20:45 编辑 ]

luo@odu.edu

1) In low-Mach-number simple flows, i.e., of single component/phase, the LBE is a good approach for Boussinesq flows.

2) LBE may even be very good for solving Stokes flows (Re=0), but not for theoretical
reasons. Rather it is due to numerics. (no publication in this topic, yet.)

3) LBE can be seen as an artificial compressibility method. The remaining question is that can LBE go beyond ACM.

4) For complex fluids (multi-component/phase), LBE has some theoretical advantage because of kinetic theory. For multi-component/phase fluids, continuum theory has trouble to come up with unique constitutive relationships, while they are
not need in kinetic theory.

These are my takes. One thing I should emphasize is that my opinions are much based on mathematics, not just my personal taste. If it's just my personal taste, there is no point to debate.