土壤下渗问题的格子玻尔兹曼模拟-河海期刊网.PDF

第 卷第 期 河 海 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ） $% ’ Q5 # $% F # ’ 年 月 （ ） .! !! HI@,45 J K74* L,*MN@+*OP F4OI@45 C;*N,;N+ FM # .! ： !# ! # $%’( ) # *++, # ! !-% #.! #’ #!/ ! 土壤下渗问题的格子玻尔兹曼模拟 ! . ! ! 张东辉 ，芮孝芳 ，马哲树 ，孔祥雷 （ 江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 ； 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 ） !# .!.$ . # .!-% 摘要：将一种新的格子玻尔兹曼模型（简称 模型）应用于土壤水流下渗过程的探讨 在恰当的时 = # 间和空间多尺度化方案基础上，给出了 下渗方程的 模型所对应的宏观量和平衡态分布 ?*;74@6+ = 函数形式 通过对扩散方程和线性 方程的分析， 模型的模拟结果与分析解相吻合，并详 # ?*;74@6+ = 细探讨了弛豫系数、网格步长和时间步长等参数对计算误差的影响# 与A7*5*B+ 解的比较表明，该= 模型可成功应用于非线性?*;74@6+ 下渗方程的求解，并在计算稳定性和处理非线性等方面展现出 很好的优点# 关键词：格子玻尔兹曼模型；土壤下渗；理查兹方程；非线性 中图分类号： D 文献标志码： 文章编号： （ ） C!0. # . E ! !-% .! ’ ’! ’ ! ! ! 应用连续介质模型来分析流体流动问题，实际上是通过分析微元体的质量守恒、动量定理、能量守恒推 得 方程组，然后应用有限差分法等方法对微分方程进行离散，得到各结点的代数方程组进行求解 这类 F2C # 计算方法比较直观，目前应用非常广泛 但如果微分方程是强非线性的，数值稳定性便成为很大的问题，往往 # ［］ 需要通过变换和设计特殊的数值格式来分析具体问题 ! # 与上述思路不同，研究流体的流动也可从微观离 散模型出发，即从更微观的尺度———大量分子运动的 ［］