基于格子Boltzmann方法在多孔介质内流动的模拟研究的开题报告.docx

基于格子Boltzmann方法在多孔介质内流动的模拟研究的开题报告
一、研究背景和意义
多孔介质是指由许多空隙、孔隙、通道等构成的材料，具有较高的孔隙率、较大的比表面积和较小的尺度。多孔介质广泛应用于化工工艺、建筑材料、土壤科学、水文地质、地质工程等领域，是自然界中许多地质藏和资源的基础。由于多孔介质内流体的流动特性与内部结构及性质密切相关，因此，研究多孔介质内流动规律具有重要的理论和应用价值。
Boltzmann方法是一种基于分子动力学方法的计算流体力学方法，主要应用于微纳米尺度内流动问题。基于Boltzmann方法的格子Boltzmann方法（LatticeBoltzmannMethod，LBM）由于其计算速度快、易于并行、适用于多尺度问题等优点，已广泛应用于流体力学、材料科学、环境科学等领域。同时，LBM在多孔介质内流动问题的应用也成为研究的热点和难点之一。
本课题旨在基于LBM方法，研究多孔介质内流动规律，探究孔隙率、孔径尺度、孔隙结构等因素对流动特性的影响，为多孔介质内流动的模拟及其应用提供理论参考和数值模拟基础。
二、研究内容和方法
1.研究目标
本课题旨在研究不同孔隙率、孔径尺度、孔隙结构条件下的多孔介质内流动特性，并探究其机理。
2.研究内容
（1）研究不同孔隙率条件下多孔介质内流动的数值模拟方法及其效果评估。
（2）研究不同孔径尺度条件下多孔介质内流动的数值模拟方法及其效果评估。
（3）研究不同孔隙结构条件下多孔介质内流动的数值模拟方法及其效果评估。
（4）探究孔隙率、孔径尺度、孔隙结构等因素对多孔介质内流动规律的影响及其机理。
3.研究方法
（1）建立Boltzmann方程及其LBM离散化模型，进行数值模拟。
（2）采用OpenMP及MPI等并行计算方法，提高计算效率。
（3）运用可视化软件进行数据分析和图像处理。
三、预期成果
1.建立多孔介质内流动数值模拟模型，实现对孔隙率、孔径尺度、孔隙结构等因素影响的定量评估。
2.揭示多孔介质内流动的基本规律和机理，为多孔介质内流动过程的仿真设计及其应用提供理论基础。
3.提出优化多孔介质内流动过程的策略，为多孔介质的应用与开发提供技术支持。
四、研究计划时间表
1.前期准备阶段（1-2周）
撰写开题报告、文献调研、研究方案制定、计算机环境搭建等。
2.研究阶段（10-36周）
进行数值模拟和数据分析，并不断完善和优化模型。
3.结果分析阶段（5-7周）
对模拟结果进行分析、建立相关理论，并发表学术论文。
4.论文撰写阶段（2-4周）
完成论文撰写、及收集反馈、开题报告修改和答辩等工作。