在跨流域復(fù)雜流動問題的模擬中,基于求解速度分布函數(shù)演化方程的氣體動理論方法的效率問題一直受到工程應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)注.研究提升氣體動理論方法在定常流動模擬中的計算效率具有重要意義.為了提升定常流動計算收斂速度,本文提出了一種耦合宏觀方程數(shù)值本構(gòu)關(guān)系的氣體動理論加速收斂方法.通過求解Boltzmann模型方程,將應(yīng)力、熱流高階項的數(shù)值解與宏觀方程耦合,實現(xiàn)了宏觀方程的封閉;另一方面,宏觀方程的計算結(jié)果被用來更新Boltzmann模型方程的當(dāng)?shù)仄胶鈶B(tài)速度分布函數(shù)中的宏觀物理量,以此構(gòu)造求解Boltzmann模型方程的全隱式數(shù)值格式.通過跨流域方腔流動、超聲速圓柱繞流及雙圓柱干擾繞流案例的數(shù)值模擬,對方法進(jìn)行了廣泛考核.計算結(jié)果與常規(guī)氣體動理論統(tǒng)一算法、直接模擬蒙特卡羅法符合良好,證明該方法很好地描述了稀薄流動中的非線性本構(gòu)關(guān)系,以及激波、強壁面剪切、流動分離等強非平衡特征.進(jìn)一步,對于低努森數(shù)Kn的流動,方法能顯著加速收斂過程,提升計算效率;隨著努森數(shù)Kn增加,氣體對流輸運效應(yīng)減弱,方法的加速收斂效果降低.與此同時,如何減少內(nèi)迭代耗時,進(jìn)一步提升效率有待更多研究. 

【文章來源】：物理學(xué)報. 2020,69(20)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3086717