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粘弹流体的数值模拟具有重要的工程应用价值,但其本构方程复杂,导致很多工程实际问题失去了获得理论解的可能,其数值模拟研究一直是人们关注的热点,特别是对于挤出胀大问题,尽管研究人员付出了巨大的努力,但这方面的研究仍然存在各种各样的问题。格子Boltzmann方法(The lattice Boltzmann method,LBM)是近20年发展起来的一种新的数值模拟方法,不同于传统的数值方法,它是一种基于分子动理论的介观方法,具有物理图像清晰,边界条件容易处理,且并行性能好等优点,因此自它诞生以来,就深受广大数学及力学工作者的青睐。本文研究内容来源于国家自然科学基金项目“基于格子Boltzmann方法粘弹流体挤出胀大及多相流动的数值模拟研究”,研究建立模拟粘弹流体流动以及挤出胀大自由面流动的格子Boltzmann方法,并对瞬态挤出进行模拟。 模拟时采用双分布函数分别对N-S方程和Oldroyd-B本构方程进行求解,其中采用对流扩散方程的格子Boltzmann模型求解本构方程得到反映弹性效应的弹性应力张量,再将该应力张量引入到控制方程中,完成对N-S方程的求解。基于这种方法,首先通过FORTRAN语言,编程模拟了粘弹流体的二维poiseuille流,得到流道内的流动分布情况,结果表明LBM数值解和理论解之间的误差很小,速度和构型张量曲线与理论解的吻合度极高。然后对粘弹流体典型的二维收敛流动进行分析,得到入口和出口处的速度及构型张量分布规律,并研究了流体入口最大速度、粘度和对涡旋的影响,发现随着这些参数的增大,流道内产生的涡旋面积在减小。最后创新性地将单相自由面LBM引入到粘弹流体的瞬态挤出胀大的数值模拟中,提出了粘弹性自由面流动的LBM,该方法将计算域划分为气相、液相和自由面,引入格子体积分数和质量,通过计算非空格点间的质量变化来追踪自由面,本文利用该方法得到了不同时刻熔体界面的位置,成功模拟出粘弹流体的瞬态挤出胀大现象,并分析了溶剂运动粘度比Rv和入口速度对挤出胀大的影响,解决了挤出胀大过程中界面运动的问题,并将格子Boltzmann方法拓展到粘弹流体的自由面流动领域。