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Computational Gas Dynamics with the Lattice Boltzmann Method: Preconditioning and Boundary Conditions

Izquierdo Estallo, Salvador
Fueyo Díaz, Norberto (Director/a de la tesis)

Universidad de Zaragoza, 2008

ISBN: 978-84-691-6469-3

Resumen: La ecuación de lattice Boltzmann (LB) es un método de Fluidodinámica Computacional (CFD) basado en la teoría cinética de gases que aproxima la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles en el límite de números de Mach y de Knudsen bajos. El creciente interés por este método proviene de las mejoras que introduce respecto a las técnicas clásicas de CFD, debido a su alto rendimiento computacional y a la posibilidad de incorporar modelos físicos a un nivel más fundamental debido a su origen cinético. El trabajo de esta Tesis se centra en el desarrollo de nuevas aproximaciones a dos aspectos numéricos: (i) condiciones de contorno, incluyendo la modificación de condiciones de contorno existentes para el tratamiento de la interacción entre contornos y ondas de presión, y la extensión necesaria para incluir condiciones de contorno relacionadas con gradientes de variables macroscópicas; y (ii) precondicionamiento, derivando métodos de lattice Boltzmann equivalentes a precondicionadores temporales de las ecuaciones de Navier-Stokes, y analizando las mejoras obtenidas. Se espera que estas propuestas ayuden a la generalización del uso de los métodos de lattice Boltzmann como una técnica estándar de CFD.