为了揭示砂浆的水分传输机制, 构建了细骨料-界面过渡区-水泥浆体的砂浆三相模型, 采用部分反弹格子Boltzmann方法模拟了水分在砂浆内部的传输过程, 研究了骨料体积分数、界面过渡区厚度及孔隙结构对砂浆水分渗透系数的影响。结果表明: 当界面过渡区厚度较小、孔隙率较低时, 砂浆的水分渗透系数随骨料含量的增大而降低且始终低于水泥浆体的水分渗透系数; 当界面过渡区厚度增至150 μm或有效孔隙率超过水泥基体2倍时, 砂浆的水分渗透系数会接近甚至超过水泥浆体的水分渗透系数。界面过渡区效应、骨料稀释作用以及迂曲传输路径的相互竞争是产生上述现象的根本原因。

超快激光加热技术逐渐应用于诸多领域,其中涉及到的导热机制受到了广泛关注。传统的傅里叶传热定律不足以正确描述超快速过程的导热机制,因此结合本课题组在超快激光加热技术传热理论领域的研究成果,综述了超快激光加热技术的传热理论研究概况,对近年来受到关注的格子Boltzmann方法、蒙特卡罗方法和分子动力学方法在超快激光加热传热理论研究中的应用也进行了介绍,并展望了超快激光加热技术传热理论的研究方向。

采用介观尺度的格子玻尔兹曼方法, 结合气-液两相流模型, 对藻酸盐溶液的激光诱导液体转移进行了三维模拟.为获取气-液两相流模型的入口条件, 引入Rayleigh-Plesset方程对等离子体气泡的演化进行计算.数值模拟结果与之前的实验结果吻合, 反映了气泡形状变化和液体的向前向后转移现象.仿真研究表明液体的激光诱导转移机制主要与气泡动力学有关, 气泡的快速膨胀将引发向前转移, 而气泡的剧烈收缩是形成向后转移的主要原因.

为解决生物医学图像处理过程中存在的图像反差低下且噪声污染严重等问题, 本文对离散格子玻尔兹曼方法进行了改进, 提出了一种改进离散格子玻尔兹曼方法的图像去噪算法。算法对分段线性拉伸函数进行构造, 并作为LBM公式的外力因子, 构建演化求解方程, 通过调节变化因子σ, 同步控制图像降噪与反差增强的相关程度, 消除降噪与反差增强之间的对立; 通过优化平衡分布加权系数, 折中扩散方程的求解精度和速度; 将边缘特征和迭代步长嵌入松弛因子中, 实现医学图像非线性扩散的去噪, 解决医学图像处理中的同步降噪与反差增强间的矛盾。仿真实验表明, 该算法与其他降噪算法相比, 在有效抑制噪声的同时, 细节处理更为有效。

考虑到激光加热过程中电子和晶格之间的不平衡传热特性，将格子波尔兹曼方法(LBM)和双温度模型结合起来，建立了1个两步LBM方程，并用此方法对纳米薄膜在短脉冲激光照射过程中的热响应特性进行了模拟研究。分析了照射过程中薄膜内温度随时间及空间的变化规律；探讨了激光强度以及薄膜厚度对金属薄膜热响应的影响。研究结果表明，在照射过程中晶格温度的改变相对于电子温度的变化有明显的滞后效应，并且计算得到的电子温度响应及破坏阈值和实验结果吻合较好，说明所提出的两步LBM方程能够较好地描述激光照射过程中电子和晶格的不平衡传热现象。通过研究还发现，随着激光能量的增强以及薄膜厚度的减小，薄膜表面电子和晶格温度都有明显的升高，且电子和晶格温度达到稳定的时间均有所延迟。