格子ボルツマン法 — CAE用語解説

格子ボルツマン法（LBM）は、流体を粒子の集まりとして扱い、格子上での粒子の衝突と移動をシミュレーションする手法だ。Navier-Stokes方程式を直接離散化するFVM/FEMとは全く異なるアプローチで、マクロな流体挙動を再現するんだよ。

分子動力学よりずっとマクロなレベル。実際の分子を追うのではなく、速度分布関数の離散版を格子点で更新していく。アルゴリズムが並列化に向いていて、GPUとの相性が抜群に良いのが大きなメリットだよ。

多孔質内の流れ、気液二相流、複雑形状の空力解析。特にXFlowやPowerFLOWのような商用LBMソルバーは自動車の空力騒音解析で実績がある。メッシュ生成が従来のCFDより格段に簡単なのも大きな利点だよ。

圧縮性流れの扱いが苦手で、高マッハ数の流れには不向き。また境界条件の扱いがFVMほど成熟してない。でもここ10年で急速に発展していて、適用範囲はどんどん広がってるよ。

オープンソースのPalabosやOpenLBで試せるから、興味があったらキャビティフローで体験してみて。