离散时空直接建模思想及其在模拟多尺度输运中的应用

发布时间：2022-02-16 18:52

　　统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理建模的出发点,基于守恒定律在离散时空有限尺度的控制体上进行建模,利用网格界面处的动理学方程时间演化解构建数值通量,从而构造出有限控制体上取决于网格尺度和时间步长的气体动力学控制方程。统一气体动理学格式建模有两个关键点:一是宏观守恒量与微观分布函数耦合演化,二是通过界面处的多尺度时间演化解构建数值通量。统一气体动理学格式是一种多尺度数值格式,根据网格努森数能够准确捕捉从稀薄到连续不同流域的流体物理。从某种意义上说气体动理学格式提供了有效的随不同网格努森数变化的连续性方程,即连续流的纳维-斯托克斯（N-S）方程和稀薄流的波尔兹曼（Boltzmann）是统一气体动理学格式在网格努森数很小和很大情况小逼近的两个极限方程。对于连续流的黏性边界层问题的捕捉,统一动理学格式不要求网格尺度小于粒子平均自由程。统一气体动理学格式成功应用于多尺度气体输运,等离子体输运,中子、光子输运,以及气... 

【文章来源】：空气动力学学报. 2020,38(02)北大核心CSCD

【文章页数】：20 页

【文章目录】：
0气体动理学理论模型和数值方法的发展简介
1 离散时空直接建模方法
    1.1 统一气体动理学格式（UGKS)
    1.2 离散统一气体动理学格式（DUGKS)
    1.3 统一气体动理学波粒格式（UGKWP)
    1.4 三种直接建模方法的性质和比较
2 统一气体动理学格式的应用
    2.1 连续层流及高超声速问题
    2.2 多尺度等离子体模拟
    2.3 多尺度气固离散两相流模拟
    2.4 多尺度光子输运模拟
    2.5 加速机制
3 多尺度建模方法的总结和展望


【参考文献】：
期刊论文
[1]统一气体动理学方法研究进展[J]. 刘沙,王勇,袁瑞峰,张瑞,陈健锋,朱亚军,卓丛山,钟诚文.  气体物理. 2019(04)
[2]考虑分子转动自由度的离散统一气体动理学格式[J]. 姚博,张创,郭照立.  航空学报. 2019(07)
[3]表征体元尺度渗流的离散统一动理学格式[J]. 陈玺君,郭照立.  计算物理. 2019(04)
[4]气体动理学格式与多尺度流动模拟[J]. 谭爽,李诗一,李启兵,符松.  计算力学学报. 2017(01)
[5]离散统一气体动理学格式的浸入边界方法[J]. 张浩龙,陶实,郭照立.  工程热物理学报. 2016(03)
[6]气体动理学统一算法的隐式方法研究[J]. 毛枚良,江定武,李锦,邓小刚.  力学学报. 2015(05)
[7]离散空间直接建模的计算流体力学方法[J]. 徐昆,李启兵,黎作武.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(05)
[8]气体动理学格式研究进展[J]. 李启兵,徐昆.  力学进展. 2012(05)
[9]动能BGK算法在近连续流模拟中的应用[J]. 毛枚良,徐昆,邓小刚.  空气动力学学报. 2005(03)
[10]稀薄流到连续流的气体运动论统一数值算法初步研究[J]. 李志辉,张涵信.  空气动力学学报. 2000(03)

博士论文
[1]两组分气体多尺度流动的离散统一动理学方法研究[D]. 张月.华中科技大学 2019
[2]基于非结构网格离散统一气体动理学格式的热驱流动数值研究[D]. 朱炼华.华中科技大学 2018
[3]基于模型方程解析解的气体动理学算法研究[D]. 江定武.中国空气动力研究与发展中心 2016
[4]不可压流动的离散统一气体动理学方法及应用[D]. 王朋.华中科技大学 2016
[5]统一气体动理论格式研究[D]. 刘沙.西北工业大学 2015



本文编号：3628479