格子玻尔兹曼LBM在多孔介质水气分布规律研究中的D3q19应用
# 探索格子玻尔兹曼（LBM）下多孔介质水气分布规律（D3q19模型）
在计算流体力学领域，格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）凭借其独特优势越来
越受到关注，特别是在研究多孔介质内水气分布规律时，它为我们提供了一种新颖且有效的视角。本文将
着重探讨基于D3q19模型的LBM在研究多孔介质水气分布上的应用。
## 格子玻尔兹曼方法（LBM）简介
LBM不同于传统基于连续介质假设的数值方法，它从介观尺度出发，将流体看作是由大量在规则格
子上运动和碰撞的虚拟粒子组成。每个格子节点具有有限个离散的速度方向，粒子按照特定的规则在这些
方向上传播，并且在节点处发生碰撞，通过这种方式来模拟流体的宏观行为。
## D3q19模型
D3q19中的“D3”代表三维空间，“q19”表示在每个节点上有19个离散的速度方向。这19个方向具体包
括：一个静止方向（对应速度为0），6个轴向方向（沿着x、y、z轴正负方向）以及12个斜向方向。
在代码实现上，我们可以这样定义这些速度方向：
```python
import numpy as np
# 定义D3q19的速度方向
c = np.array([[0, 0, 0],
[1, 0, 0], [-1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, -1, 0], [0, 0, 1], [0, 0, -1],
[1, 1, 0], [1, -1, 0], [-1, 1, 0], [-1, -1, 0],
[1, 0, 1], [1, 0, -1], [-1, 0, 1], [-1, 0, -1],
[0, 1, 1], [0, 1, -1], [0, -1, 1], [0, -1, -1]])
```
这段代码使用`numpy`库来创建一个二维数组`c`，其中每一行就代表一个速度方向向量。通过这样
的定义，我们为后续基于D3q19模型的计算奠定了基础。
## 多孔介质水气分布规律研究
多孔介质内部结构复杂，传统方法很难精准刻画其中的水气流动与分布。而借助LBM的D3q19模型，
我们可以通过设定不同的边界条件来模拟多孔介质的特性。比如，我们可以将多孔介质的固体部分视为无
滑移边界，即流体粒子碰到这些边界时速度变为0。
假设我们已经定义好了一个函数`update_boundary`来处理边界条件，在主循环中我们可以这样调
用它：
```python
# 主循环
