基于格子玻尔兹曼法和浸没边界法的流固耦合算法及应用研究

格子玻尔兹曼方法是比传统方法有明显优势的计算流体动力学方法；浸没边界法是处理大变形流固耦合和复杂边界流动问题的有效格式。本研究旨在将这两种新生方法有机耦合，探索计算大变形流固耦合及复杂边界流动问题的高效算法，进而将之应用于心脏血流动力学模拟。核心内容是算法的可行性、稳定性和精度。先分析两方法各自的本质、核心步骤及处理特点；然后研究它们的耦合机理，设计出耦合计算格式和步骤；接着用基准算例验证耦合效果；通过改进、验证、实例应用等反复过程，进一步形成较完善的格子玻尔兹曼法与浸没边界法的耦合算法理论；最后将该格式应用于心脏流固耦合模拟。拟解决格子玻尔兹曼方法外力项的高精度引入、浸没边界法体积守恒、耦合算法稳定性、固体边界任意网格离散等关键问题。最终得到两种方法精度高、稳定性好、计算效率高的耦合算法理论、能方便应用于具体流固耦合问题分析的处理步骤和规律、心脏流固耦合动力学特性等成果。