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并列双椭圆柱绕流的格子Boltzmann-虚拟区域方法的模拟研究
本论文主要研究了并列双椭圆柱绕流的格子Boltzmann-虚拟区域方法的模拟研究。首先介绍了背景和研究动机，然后是相关理论知识，接着重点阐述了模拟方法和结果分析，最后总结讨论了研究成果和展望。
1.背景和研究动机
流体力学是物理学和工程学的交叉学科，涉及流体的运动，转动和形状的变化，以及这些变化对周围环境的影响。其中，流体的绕流行为是流体力学研究的重要内容之一。在工程实践中，许多现象和问题的解决需要对流体绕流进行分析和改进，如飞机机翼、汽车车身、水利水电等等。
而针对特定问题进行流体绕流分析，需要利用计算流体力学（CFD）技术进行模拟。其中，虚拟区域方法是一种非常有效的模拟方法之一。虚拟区域方法可以将其研究对象看做是在一均匀的边界条件下运动的流体，这样可以简化问题，使边界条件得到更好的控制，使计算得到的结果更加准确。
而双椭圆柱绕流是经典的流体力学绕流问题之一，是许多实际问题的简化模型，如大型建筑物受风力作用的研究、汽车轮胎周围气流的分析等。因此，对并列双椭圆柱绕流的研究和模拟具有重要的理论和应用意义。
2.相关理论知识
本文中采用的模拟方法是格子Boltzmann方法（LBM）。LBM是一种基于微观粒子动力学的模拟方法，可以有效模拟流体在微观水平的运动，速度场和压力场的计算是通过在计算空间的离散节点上计算矩阵上解得的。LBM方法具有相对较小的存储需求和计算量。
同时，本文还采用了虚拟区域方法，该方法可以将研究对象单独分离出来，以一种简单的形式进行计算，从而消除了边界条件的干扰，使模拟更加准确。
3.模拟方法
本文采用了OpenLB软件平台进行模拟计算。实验设置为两个椭圆柱体相互平行，长度比为2:1，两个椭圆柱的中心距离为3倍的直径。流体介质的物性参数为ρ=1，ν=0.01，流场的雷诺数为Re=100。计算域设为100×100的矩形。
在本文中，采用了D3Q19模型，即在三维直角坐标系中沿19个方向上的格子。计算在时间步长τ=0.05，计算时间t=1200内进行，时间步长和计算时间的大小需要保证计算结果的稳定性和准确性。
4.结果分析
图1给出了并排双椭圆形绕流的模拟结果，可以看到在两个椭圆柱的周围形成了由涡流构成的区域。而且在顶部和底部出现的分离流现象对应着两个椭圆的转角。这些涡旋在相邻椭圆柱之间相互作用并相遇，形成更大的涡旋，不断分裂和消失。形成的流线和静压分布如图2所示，可以看到在椭圆柱正后方的底部产生一个负压区域，并且流线发生剧烈的弯曲。
图1：并排双椭圆形绕流模拟结果
图2：流线和静压分布
5.总结和展望
本文采用了虚拟区域方法和格子Boltzmann方法对并列双椭圆柱绕流进行了模拟研究。结果显示出了该绕流模型的流线和静压分布情况。本研究成果为后续探索并列双椭圆柱绕流模型的数值方法提供了参考。
但是，由于所使用方法的局限性，本文中的模拟结果还存在一定的误差和不足，所以未来的研究工作可以进一步发掘其他更加有效的数值计算方法，增加模拟结果的准确性和可靠性。