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基于動(dòng)理學(xué)模型的多尺度隨機(jī)粒子方法
關(guān)鍵詞：動(dòng)理學(xué)模型 隨機(jī)粒子方法 多尺度流動(dòng) dsmc
摘要：傳統(tǒng)隨機(jī)粒子方法的時(shí)空離散步長受分子碰撞尺度(分子平均自由程和平均碰撞時(shí)間)的限制,當(dāng)空間和時(shí)間離散尺度遠(yuǎn)大于碰撞特征尺度時(shí),其輸運(yùn)系數(shù)的數(shù)值誤差顯著增加,因此如直接利用這類方法對(duì)跨流域流動(dòng)精確求解,其計(jì)算效率往往是極低的(如DSMC方法,Fokker-Planck和BGK模型隨機(jī)粒子方法)。通過對(duì)隨機(jī)粒子方法輸運(yùn)系數(shù)離散誤差的分析可知,這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)算法將模擬分子的運(yùn)動(dòng)和碰撞解耦計(jì)算引起的。針對(duì)這一問題,本文介紹了適合于跨流域流動(dòng)模擬的多尺度Fokker-Planck和BGK模型隨機(jī)粒子方法。通過分子運(yùn)動(dòng)求解中耦合碰撞作用,在連續(xù)流區(qū)域,改進(jìn)的隨機(jī)粒子方法在較大的時(shí)間步長下仍能夠滿足宏觀流體力學(xué)方程的輸運(yùn)性質(zhì)。理論和計(jì)算結(jié)果顯示,多尺度Fokker-Planck和BGK模型隨機(jī)粒子方法可以高效準(zhǔn)確地模擬從稀薄流到連續(xù)流的跨流域氣體流動(dòng)。
空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)雜志要求:
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