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Lattice Boltzmann methods with anisotropic equilibrium distributions

Kellers, Benjamin und Weinmiller, Julius und Latz, Arnulf und Danner, Timo (2026) Lattice Boltzmann methods with anisotropic equilibrium distributions. Physical Review E, 114 (3). American Physical Society. doi: 10.1103/zc7w-jk88. ISSN 2470-0045.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
758kB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1103/zc7w-jk88

Kurzfassung

Lattice Boltzmann methods are usually derived under the assumption of isotropy. In this work, we present a derivation of a Lattice Boltzmann method for anisotropic fluid flow. Starting from an anisotropic equilibrium distribution, we show a full derivation of the resulting lattice Boltzmann method. We ensure that our method correctly reproduces macroscopic behavior via Chapman-Enskog analysis for a single-relaxation time collision operator. As a result, we are able to show that a properly discretized anisotropic Maxwell-Boltzmann equilibrium does macroscopically in fact lead to an anisotropic variation of the Navier-Stokes equations. All desired properties of lattice Boltzmann methods, such as locality of the collision operator, isotropic discrete position and velocity space, or mass and momentum conservation are retained. While it is explicitly shown in the context of fluid flow, the presented scheme is straightforward to adopt to advection-diffusion problems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227079/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Lattice Boltzmann methods with anisotropic equilibrium distributions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kellers, BenjaminBenjamin.Kellers (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9791-2724NICHT SPEZIFIZIERT
Weinmiller, JuliusJulius.Weinmiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5380-6791NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 September 2026
Erschienen in:Physical Review E
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:114
DOI:10.1103/zc7w-jk88
Verlag:American Physical Society
ISSN:2470-0045
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lattice Boltzmann Method Anisotropy Anisotropic Equilibrium
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Speicher
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Kellers, Benjamin
Hinterlegt am:15 Okt 2026 10:06
Letzte Änderung:15 Okt 2026 10:06

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