稀薄气体动理论中介观尺度数值模拟的加速方法

O354; 针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method,DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法.在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基于有限体积的压力耦合方程组半隐式方法求解矩方程,充分利用纳维-斯托克斯-傅里叶/R26 矩方程在低克努森数下的快速收敛特性,对介观方程进行加速.基于高阶Hermite多项式重构分布函数,完成宏观方程与介观方程之间的数据传输.仿真结果表明:全流场耦合介观/宏观方程的加速方法在滑移流、早期过渡流区域具有显著加速性能,最大...

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Published in国防科技大学学报 Vol. 46; no. 2; pp. 70 - 78
Main Author 杨伟奇
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 国防科技大学空天科学学院,湖南长沙 410073 2024
Subjects
离散速度法
Boltzmann equation
acceleration scheme
加速方法
稀薄气体
rarefied gas
R26 moment method
R26矩方法
discrete velocity method
Boltzmann方程
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ISSN1001-2486
DOI10.11887/j.cn.202402007

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Summary:O354; 针对滑移流、早期过渡流区域采用离散速度法(discrete velocity method,DVM)求解Boltzmann方程收敛速度极慢、计算资源消耗大的难题,提出全流场耦合介观/宏观方程加速方法.在介观层面基于有限差分的DVM求解Boltzmann方程,在宏观层面基于有限体积的压力耦合方程组半隐式方法求解矩方程,充分利用纳维-斯托克斯-傅里叶/R26 矩方程在低克努森数下的快速收敛特性,对介观方程进行加速.基于高阶Hermite多项式重构分布函数,完成宏观方程与介观方程之间的数据传输.仿真结果表明:全流场耦合介观/宏观方程的加速方法在滑移流、早期过渡流区域具有显著加速性能,最大降低了95.28%的计算时长;但对中、大克努森数流域,加速性能大幅度下降.
ISSN:1001-2486
DOI:10.11887/j.cn.202402007