Lattice-Boltzmann-Methode

Bei der Lattice-Boltzmann-Methode (auch Lattice-Boltzmann-Verfahren oder Gitter-Boltzmann-Methode von engl. lattice ~ Gitter) handelt es sich um eine Ende der 1980er Jahre entwickelten Methode zur numerischen Strömungssimulation. Wie der Name andeutet, wird der Phasenraum zur numerischen Lösung der Boltzmann-Gleichung durch ein Gitter diskretisiert. Durch das Einarbeiten weiterer Modelle können auch andere physikalische Prozesse in einem Kontinuum wie beispielsweise thermodynamische Vorgänge in Fluiden oder Festkörpern mittels Lattice-Boltzmann-Methoden berechnet werden.

Die Lattice-Boltzmann-Methode basiert auf der Berechnung einer stark vereinfachten Teilchen-Mikrodynamik. Das heißt, es wird eine Simulation auf der Teilchenebene durchgeführt. Aufgrund der internen Struktur (geringer Speicher- und Rechenbedarf je Zelle) eignet sich das Verfahren u. a. zur Berechnung von Strömungen in komplexen Geometrien. Das Lattice-Boltzmann-Verfahren hat seine theoretische Basis in der statistischen Physik. Die Wechselwirkung der mikroskopischen Teilchen wird durch die Boltzmann-Gleichung beschrieben.