A three-dimensional model of wave interactions with permeable structures using the lattice Boltzmann method
用格子玻尔兹曼方法建立波浪与可渗结构相互作用的三维模型
邢恩博，张庆河，刘光威，张金凤，季超群
摘要：为了利用格子玻尔兹曼方法模拟波浪与多孔结构的三维相互作用，提出了一种与含多孔流动的体积平均Navier-Stokes方程相对应的多松弛时间格子玻尔兹曼格式。将孔隙率引入平衡分布函数，将多孔介质产生的摩擦力通过离散力模型进行相加。通过Maxwell迭代，建立了介观格子玻尔兹曼玻尔兹曼格式与宏观控制方程之间的关系。对大涡流模拟和单相流体体积技术进行了改进以考虑多孔介质。该模型的摩擦参数采用二维溃坝波与碎石组成的多孔介质相互作用的实验数据进行标定。通过与三维溃坝波冲击棱镜和三维表面重力波（孤立波和余弦波）与垂直透水防波堤相互作用的实验数据进行对比，验证了模型的有效性。此外，采用规则波与碎石丘防波堤的相互作用来测试模型处理空间变化多孔介质的能力。不同的模拟结果与实验数据吻合较好，证明了格子玻尔兹曼模型具有模拟多孔结构附近复杂波动的能力。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apm.2021.11.018
