本文選題：稀薄空氣動(dòng)力學(xué) + 氣體動(dòng)理學(xué)模型��； 參考：《中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》2017年07期

【摘要】：直接模擬蒙特卡羅方法(Direct Simulation Monte Carlo,DSMC)已經(jīng)廣泛用于稀薄空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算模擬,而直接數(shù)值求解Boltzmann方程目前還只局限于簡單流動(dòng),比如一維線性問題.高度非線性、積分微分屬性的Boltzmann方程的求解關(guān)鍵是碰撞積分建模問題.最近,快速譜方法的提出和完善,使得對復(fù)雜的三維非線性問題直接求解Boltzmann方程帶來了希望.相對于DSMC,快速譜方法具有數(shù)值上確定性的優(yōu)勢,在低速多尺度流動(dòng)計(jì)算模擬上更為高效.本文介紹了快速譜方法在求解氣體動(dòng)理學(xué)方程的最新發(fā)展和成果,并探討其應(yīng)用前景.快速譜方法的推廣應(yīng)用使之真正成為DSMC的補(bǔ)充方法,現(xiàn)在面臨的困難是需要發(fā)展新的氣體動(dòng)理學(xué)模型來描述多原子、多組分、稠密氣體等.本文最后介紹了這方面的最新進(jìn)展和直接求解Boltzmann模型方程氣體動(dòng)理論統(tǒng)一算法在模擬計(jì)算跨流域氣體繞流及航天再入高超聲速氣動(dòng)問題的應(yīng)用.
[Abstract]:Direct Simulation Monte Monte Carlo method (DSMC) has been widely used in rarefied aerodynamics simulation, while direct numerical solution of Boltzmann equation is limited to simple flow, such as one-dimensional linear problem. The problem of collision integral modeling is the key to solving Boltzmann equations with highly nonlinear and integro-differential attributes. Recently, the rapid spectral method has been proposed and perfected, which makes it possible to solve the Boltzmann equation directly for complex three-dimensional nonlinear problems. Compared with DSMCs, the fast spectral method has the advantage of numerical certainty and is more efficient in the simulation of low speed multiscale flow. In this paper, the latest development and achievements of fast spectral method in solving gas kinetic equations are introduced, and its application prospect is discussed. The popularization and application of fast spectral method make it a supplement to DSMC. The difficulty now is to develop a new gas kinetic model to describe multi-atom, multi-component, dense gas and so on. In the end, this paper introduces the latest progress in this field and the application of the unified gas dynamic theory algorithm to the direct solution of the Boltzmann model equation in the simulation of cross-basin gas flow and space re-entry hypersonic aerodynamic problems.
【作者單位】： 思克萊德大學(xué)威爾流體實(shí)驗(yàn)室;中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所;國家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：英國EPSRC基金會(編號:EP/M021475/1,EP/L00030X/1) 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(編號:2014CB744100) 國家自然科學(xué)基金(編號:11325212,91530319) 英國皇家工程院的杰出訪問學(xué)者計(jì)劃(編號:DVF1516/3/57)資助項(xiàng)目
【分類號】：O355

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本文編號：1902988