西华大学应用物理学专业毕业论文

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1、西华大学毕业论文摘要格子Boltzmann方法从流体的分子运动论出发，采用统计平均的方法来研究流体的宏观运动和性质，同时它还是能与高性能计算机相匹配的新型流体力学计算方法。本文用Fortran语言，MPI并行算法编程模拟牛顿血液流的流场分布，使用的计算方法为三维格子Boltzmann方法，模拟人体血液系统中——心脏动脉弓中血液的流场分布，将计算结果用图形的方式绘出，分析动脉弓横向截面中血液压强的变化规律。以此分析心血管疾病研究动脉粥样硬化与血液动力学因子的关系，为临床医学提供参考。[关键词]：格子Boltzmann方法横截面动脉

2、弓压强19西华大学毕业论文AbstractThelatticeBoltzmannmethodbaseonmolecularmotionofthefluid,usethestatisticalmethodtostudythenatureoffluid.Atthesometimeitisacalculationmethodwhichabletomodelthefluidmechanicsandhighperformancecomputermatching.ThisarticleusingFortranlanguage,MPIpara

3、llelprogrammingalgorithmtosimulatethedistributionoftheNewtonflowfluidbythe3DlatticeBoltzmannmethod.Wesimulatetheflowofthehumanbloodinanaoticarch,thecalculationresultsaredrawnbythetecplot.Throughthosepicture,weanalyisthechangeofbloodpressureinarterialarchtranversesect

4、ionundertheReynolds.UsingthelatticeBoltzmannmethodtoanalyzetherelationbetweenatherosclerosisandbloodhemodynamicfactorcanprovidethereferencefortheclinicalmedicine.Keywords:theLatticeBoltzmannmethod;transversalsurface;aoticarch;pressure.19西华大学毕业论文引言随着计算机技术的高速发展和信息社会的到来

5、，对各种复杂现象的仿真模拟渐渐成为了继实验和理论计算后又一重要的科学研究工具，越来越受到人们的重视。而以解决大规模科学与工程问题为背景的高性能计算更是其中的佼佼者。近年来，人们逐渐认识到，高性能计算关系到国家在现代科学和高科技研究与开发中竞争能力和领先地位的问题，因而受到当今世界各国的普遍重视和关注。1999年2月，美国公布了TT2计划(21世纪美国信息技术)，将高性能计算和先进的科学工程计算列为重点支持方向，并指出，人类已经进入科学计算作为科学和工程研究的手段，与实验和理论同等重要的时代，21世纪的复杂问题将通过科学模拟来解决

6、。而其中流体力学的仿真模拟是大规模科学和科学计算的一个重要领域，尤其是随着流体现象复杂性的增加，如何使用高性能计算解决流体问题，成为大家亟需解决的问题。流体是由大量分子构成，每个分子都在不停息地做无规则的热运动，并且通过频繁的碰撞交换动量和能量，而流体的宏观运动和其它性质是流体分子微观运动的平均结果，与此相对应，研究流体运动有宏观和微观层次上的两种途径：宏观上流体的运动以连续介质为出发点，可以用一系列微分方程描述（如Euler方程、Navier-Stockes方程等，简称N-S方程），这些方程大多是非线性的，要想得到精确的解析解

7、是不容易的。故人们常用的方法是在时空域中将N-S方程离散化，根据对方程中流变量所采用的离散化方法不一样，可将这些不同方法分别称为有限差分法、有限元法、有限体积法、谱分析法等，然后对离散的方程求数值近似解。目前人们开发出来的可以做以上工作的专业流体力学模拟软件有FLEUNT、FIDAP、CFX、PHOENIX和STAR-CD等，其中计算流体力学（CFD）应用最为广泛，已经应用于航天航空、大型能源装置（核电站）、新型交通工具、环境保护等众多技术部门和领域，成为现代计算科学不可或缺的工具。但是随着运用的进一步推进，它的局限性也逐渐暴露

8、出来，例如，由于计算条件的限制和缺乏有效的计算模型，CFD对航天器热问题的计算误差可以高达100%19西华大学毕业论文。所以，科技的发展对计算流体力学提出了更加严峻的要求。在这种历史环境下，从微观角度来研究流体力学的新方法进入了人们的视线，这种方法就是格子Bol