刘向东, 戴含晖, 陈永平,,3

(1.扬州大学 电气与能源动力工程学院，江苏 扬州 225127；2.东南大学 能源与环境学院，南京 210096；3.苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009)

0 引 言

流体力学是力学的一个重要分支，主要研究流体内的力学规律，是水利工程、化学工程、动力工程等诸多学科的理论基础，在航空航天、船舶制造、能源电力等领域有着广泛应用[1-2]。流体力学有着理论性强、抽象难懂的特点。特别是，在多数高校的流体力学教学中，各类理论性极强的概念、案例往往只能通过陈述/推导公式的方式传授给学生，学生在学习过程中难以获得直观体验，这大大削弱了他们的接受度和学习兴趣，进而明显影响到了教学效果[3-5]。

随着计算机技术和计算流体力学理论的发展，对流体力学教学及实验案例进行数值虚拟仿真能够直观清晰地展现流体力学相关规律，从而为改观传统教学方法形式单一、教学成效有限的现状提供了一种有效手段[6-8]。传统计算流体力学方法通过数值化求解以非线性偏微分纳维尔-斯托克斯方程组(Navier-Stokes equations)为核心的宏观连续性流体力学控制方程来实现对流体力学问题的虚拟仿真，其数值化编程和计算求解过程都相当复杂，并且求解计算量大、计算效率一般，从而限制了其在流体力学教学与实验领域的普及。为解决这一问题，本文将使用有别于传统计算流体力学方法的格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann method，LBM)[9-10]来进行典型流体力学问题的数值模拟仿真。……