期刊文献+
共找到30篇文章
< 1 2 >
每页显示 20 50 100
Implicit Discrete Unified Gas Kinetic Scheme for Steady Flows of Binary Gas Mixtures
1
作者 Yue Zhang Chuang Zhang +1 位作者 Xinliang Song Zhaoli Guo 《Communications in Computational Physics》 2025年第2期383-419,共37页
An implicit discrete unified gas kinetic scheme(DUGKS)is developed for multiscale steady flows of binary gas mixtures by solving the Andries-Aoki-Perthame kinetic model(AAP).To ensure the high convergence efficiency f... An implicit discrete unified gas kinetic scheme(DUGKS)is developed for multiscale steady flows of binary gas mixtures by solving the Andries-Aoki-Perthame kinetic model(AAP).To ensure the high convergence efficiency for all flow regimes,the microscopic and macroscopic asynchronous iterative strategies are used,where both the macroscopic and microscopic equations are solved iteratively by the LowerUpper Symmetric Gauss-Seidel(LU-SGS)method.The macroscopic iteration is conducted to solve the macroscopic governing equations containing source terms as an implicit prediction step to evaluate the local equilibrium state of the microscopic evolution,and the macroscopic flux used in the macroscopic iteration is obtained by taking moments of the distribution function.Besides,to keep the asymptotic preserving properties,the numerical flux across the cell interface is reconstructed by the characteristic solution of the kinetic governing equations for both species like the explicit DUGKS for a single gas.Several numerical tests,including the Couette flow,the lid-driven cavity flow,and the flows through a slit of different mixtures,are simulated to verify the accuracy and efficiency of the present scheme for binary mixtures.Furthermore,compared to the explicit DUGKS,the implicit scheme improves the computational efficiency by 1-2 orders of magnitude. 展开更多
关键词 Implicit scheme discrete unified gas kinetic scheme binary gas mixtures multiscale gas flows
原文传递
A Gas-Kinetic Unified Algorithm for Non-Equilibrium Polyatomic Gas Flows Covering Various Flow Regimes
2
作者 Wen-Qiang Hu Zhi-Hui Li +1 位作者 Ao-Ping Peng Xin-Yu Jiang 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2021年第6期144-189,共46页
In this paper,a gas-kinetic unified algorithm(GKUA)is developed to investigate the non-equilibrium polyatomic gas flows covering various regimes.Based on the ellipsoidal statistical model with rotational energy excita... In this paper,a gas-kinetic unified algorithm(GKUA)is developed to investigate the non-equilibrium polyatomic gas flows covering various regimes.Based on the ellipsoidal statistical model with rotational energy excitation,the computable modelling equation is presented by unifying expressions on the molecular collision relaxing parameter and the local equilibrium distribution function.By constructing the corresponding conservative discrete velocity ordinate method for this model,the conservative properties during the collision procedure are preserved at the discrete level by the numerical method,decreasing the computational storage and time.Explicit and implicit lower-upper symmetric Gauss-Seidel schemes are constructed to solve the discrete hyperbolic conservation equations directly.Applying the new GKUA,some numerical examples are simulated,including the Sod Riemann problem,homogeneous flow rotational relaxation,normal shock structure,Fourier and Couette flows,supersonic flows past a circular cylinder,and hypersonic flow around a plate placed normally.The results obtained by the analytic,experimental,direct simulation Monte Carlo method,and other measurements in references are compared with the GKUA results,which are in good agreement,demonstrating the high accuracy of the present algorithm.Especially,some polyatomic gas non-equilibrium phenomena are observed and analysed by solving the Boltzmann-type velocity distribution function equation covering various flow regimes. 展开更多
关键词 gas-kinetic unified algorithm polyatomic gas ellipsoidal statistical model conservative discrete velocity ordinate method implicit scheme
原文传递
THE ASYMPTOTIC PRESERVING UNIFIED GAS KINETIC SCHEME FOR GRAY RADIATIVE TRANSFER EQUATIONS ON DISTORTED QUADRILATERAL MESHES 被引量:1
3
作者 Wenjun Sun Qinghong Zeng Shanggui Li 《Annals of Applied Mathematics》 2016年第2期141-165,共25页
In this paper,we consider the multi-dimensional asymptotic preserving unified gas kinetic scheme for gray radiative transfer equations on distorted quadrilateral meshes.Different from the former scheme [J.Comput.Phys.... In this paper,we consider the multi-dimensional asymptotic preserving unified gas kinetic scheme for gray radiative transfer equations on distorted quadrilateral meshes.Different from the former scheme [J.Comput.Phys.285(2015),265-279] on uniform meshes,in this paper,in order to obtain the boundary fluxes based on the framework of unified gas kinetic scheme(UGKS),we use the real multi-dimensional reconstruction for the initial data and the macro-terms in the equation of the gray transfer equations.We can prove that the scheme is asymptotic preserving,and especially for the distorted quadrilateral meshes,a nine-point scheme [SIAM J.SCI.COMPUT.30(2008),1341-1361] for the diffusion limit equations is obtained,which is naturally reduced to standard five-point scheme for the orthogonal meshes.The numerical examples on distorted meshes are included to validate the current approach. 展开更多
关键词 gray radiative transfer equations distorted quadrilateral meshes asymptotic preserving unified gas kinetic scheme nine-point diffusion scheme
原文传递
Adaptive partitioning-based discrete unified gas kinetic scheme for flows in all flow regimes
4
作者 L.M.Yang L.C.Han +3 位作者 H.Ding Z.H.Li C.Shu Y.Y.Liu 《Advances in Aerodynamics》 EI 2023年第1期282-311,共30页
To improve the efficiency of the discrete unified gas kinetic scheme(DUGKS)in capturing cross-scale flow physics,an adaptive partitioning-based discrete unified gas kinetic scheme(ADUGKS)is developed in this work.The ... To improve the efficiency of the discrete unified gas kinetic scheme(DUGKS)in capturing cross-scale flow physics,an adaptive partitioning-based discrete unified gas kinetic scheme(ADUGKS)is developed in this work.The ADUGKS is designed from the discrete characteristic solution to the Boltzmann-BGK equation,which contains the initial distribution function and the local equilibrium state.The initial distribution function contributes to the calculation of free streaming fluxes and the local equilibrium state contributes to the calculation of equilibrium fluxes.When the contribution of the initial distribution function is negative,the local flow field can be regarded as the continuous flow and the Navier-Stokes(N-S)equations can be used to obtain the solution directly.Otherwise,the discrete distribution functions should be updated by the Boltzmann equation to capture the rarefaction effect.Given this,in the ADUGKS,the computational domain is divided into the DUGKS cell and the N-S cell based on the contribu-tion of the initial distribution function to the calculation of free streaming fluxes.In the N-S cell,the local flow field is evolved by solving the N-S equations,while in the DUGKS cell,both the discrete velocity Boltzmann equation and the correspond-ing macroscopic governing equations are solved by a modified DUGKS.Since more and more cells turn into the N-S cell with the decrease of the Knudsen number,a significant acceleration can be achieved for the ADUGKS in the continuum flow regime as compared with the DUGKS. 展开更多
关键词 Boltzmann-BGK equation Discrete unified gas kinetic scheme Adaptive partitioning Discrete characteristic solution All flow regimes
原文传递
Pseudopotential-based discrete unified gas kinetic scheme for modeling multiphase fluid flows
5
作者 Zeren Yang Sha Liu +1 位作者 Congshan Zhuo Chengwen Zhong 《Advances in Aerodynamics》 2022年第1期662-687,共26页
To directly incorporate the intermolecular interaction effects into the discrete unified gas-kinetic scheme(DUGKS)for simulations of multiphase fluid flow,we developed a pseudopotential-based DUGKS by coupling the pse... To directly incorporate the intermolecular interaction effects into the discrete unified gas-kinetic scheme(DUGKS)for simulations of multiphase fluid flow,we developed a pseudopotential-based DUGKS by coupling the pseudopotential model that mimics the intermolecular interaction into DUGKS.Due to the flux reconstruction procedure,additional terms that break the isotropic requirements of the pseudopotential model will be introduced.To eliminate the influences of nonisotropic terms,the expression of equilibrium distribution functions is reformulated in a moment-based form.With the isotropy-preserving parameter appropriately tuned,the nonisotropic effects can be properly canceled out.The fundamental capabilities are validated by the flat interface test and the quiescent droplet test.It has been proved that the proposed pseudopotential-based DUGKS managed to produce and maintain isotropic interfaces.The isotropy-preserving property of pseudopotential-based DUGKS in transient conditions is further confirmed by the spinodal decomposition.Stability superiority of the pseudopotential-based DUGKS over the lattice Boltzmann method is also demonstrated by predicting the coexistence densities complying with the van der Waals equation of state.By directly incorporating the intermolecular interactions,the pseudopotential-based DUGKS offers a mesoscopic perspective of understanding multiphase behaviors,which could help gain fresh insights into multiphase fluid flow. 展开更多
关键词 Pseudopotential model Discrete unified gas kinetic scheme Multiphase flows Isotropic interface
原文传递
一种新型混合气体多松弛动理学模型方程及其验证分析
6
作者 彭傲平 吴俊林 李志辉 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第10期1245-1255,共11页
为研究跨流域气体混合物输运现象的流动机理,从气体动理学理论的基本方程Boltzmann方程出发,发展了一种适于混合气体的多松弛碰撞模型方程,并建立了与DSMC方法相适应的碰撞松弛频率表达式.模拟了多组元混合气体一维激波结构问题,与DSMC... 为研究跨流域气体混合物输运现象的流动机理,从气体动理学理论的基本方程Boltzmann方程出发,发展了一种适于混合气体的多松弛碰撞模型方程,并建立了与DSMC方法相适应的碰撞松弛频率表达式.模拟了多组元混合气体一维激波结构问题,与DSMC结果的对比表明:发展的模型方程能较好地反映激波内部混合气体整体及各组元的宏观参数变化过程,能用于模拟和分析混合气体各组元的扩散规律,验证了该多松弛模型方程的有效性和正确性.模拟结果表明:分子质量最小的组元扩散效应最显著,但受其他组元的影响较小,且流动的非平衡效应主要由分子质量最大的组元产生;在激波内部因温度梯度引起的热扩散对分子质量大小更加敏感,同时,组元浓度梯度引起的质量扩散使组元分离,在激波下游产生显著的非平衡效应,且在多组元混合气体中,中等质量分子的加入增大了大质量分子的扩散,加大了分离效应. 展开更多
关键词 混合气体 输运特性 气体动理论统一算法 激波结构
在线阅读 下载PDF
Boltzmann-Rykov模型方程气体动理论统一算法与喷管流动 被引量:1
7
作者 李凡 李志辉 陈爱国 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期553-562,共10页
为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考... 为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考虑转动能影响的Boltzmann-Rykov模型方程。通过对一维非定常激波管内流动、一维定常正激波结构及二维型面喷管内流动问题进行模拟研究,计算结果与理论解、文献值及实验数据相吻合,验证了统一算法对内流动问题的可行性与计算精度。分析了考虑转动能影响的喷管内流动流场,结果表明:可使用克努森数作为喷管流动特性和性能的表征。 展开更多
关键词 气体动理论 玻尔兹曼模型方程 气体动理论统一算法 转动非平衡 喷管流动
原文传递
A H_(N)^(T)-UGKS SCHEME FOR THE THREE-TEMPERATURE FREQUENCY-DEPENDENT RADIATIVE TRANSFER EQUATIONS
8
作者 Qi LI Wenjun SUN Song JIANG 《Acta Mathematica Scientia》 2025年第6期2391-2420,共30页
This paper extends the previous work[1]for the three-temperature gray radiative transfer equations to the frequency-dependent case.Since the additional frequency variable is considered,the equations are more complicat... This paper extends the previous work[1]for the three-temperature gray radiative transfer equations to the frequency-dependent case.Since the additional frequency variable is considered,the equations are more complicated than those in the gray case.Moreover,opacity may be typically a decreasing function of the frequency variable in applications.At the same spatial location,the equations can be in the optically thick case for low frequency photons,while in the optically thin case for high frequency ones.Thus,the resulting discrete equations can significantly increase the computational cost for opacity having the multi-scale property in multiple frequency radiation.Due to the presence of the radiation-electron coupling,electronion coupling,and electron-ion diffusion terms,the model under consideration exhibits strong nonlinearity and strong coupling properties.In this paper,the multigroup method is used to discretize the frequency variable and the H_(N)^(T)method to discretize the angular variable first.Then,within the framework of a unified gas kinetic scheme(UGKS),a multigroup H_(N)^(T)-UGKS method is constructed to solve this complex model iteratively.Furthermore,it can be shown that as the Knudsen number tends to zero,with variations in the electron-ion coupling,absorption,and scattering coefficients,the multigroup H_(N)^(T)-UGKS scheme can converge to numerical schemes for the single-temperature,two-temperature,and the frequency-dependent three-temperature,two-temperature diffusion limit equations,respectively.Finally,several numerical examples are provided to validate the effectiveness and stability of the proposed scheme. 展开更多
关键词 frequency-dependent radiative transfer three-temperature model H_(N)^(T)method unified gas kinetic scheme asymptotic preserving property
在线阅读 下载PDF
含振动能激发Boltzmann模型方程气体动理论统一算法验证与分析 被引量:12
9
作者 彭傲平 李志辉 +1 位作者 吴俊林 蒋新宇 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期176-192,共17页
为模拟研究高温高马赫数下多原子气体内能激发对跨流域非平衡流动的影响,将转动能、振动能分别作为气体分子速度分布函数的自变量,把转动能和振动能处理为连续分布的能量模式,将Boltzmann方程的碰撞项分解成弹性碰撞项和非弹性碰撞项,... 为模拟研究高温高马赫数下多原子气体内能激发对跨流域非平衡流动的影响,将转动能、振动能分别作为气体分子速度分布函数的自变量,把转动能和振动能处理为连续分布的能量模式,将Boltzmann方程的碰撞项分解成弹性碰撞项和非弹性碰撞项,同时将非弹性碰撞按一定松弛速率分解为平动-转动能松弛过程和平动-转动-振动能松弛过程,构造了一类考虑振动能激发的Boltzmann模型方程,并证明了其守恒性和H定理.基于内部能量变量对分布函数无穷积分,引入三个约化速度分布函数,得到一组考虑振动能激发的约化速度分布函数控制方程组,使用离散速度坐标法,基于LU-SGS隐式格式和有限体积法求解离散速度分布函数,建立含振动能激发的气体动理论统一算法.通过开展高稀薄流到连续流圆柱绕流问题统一算法与直接模拟蒙特卡罗法模拟结果对比分析,特别是过渡流区平动、转动、振动非平衡效应对绕流流场与物面力热特性的影响机制,证实了所建立的含振动能激发的Boltzmann模型方程及气体动理论统一算法的准确可靠性. 展开更多
关键词 振动能激发 BOLTZMANN方程 气体动理论统一算法 热力学非平衡效应
在线阅读 下载PDF
转动非平衡玻尔兹曼模型方程统一算法与全流域绕流计算应用 被引量:12
10
作者 李志辉 蒋新宇 +1 位作者 吴俊林 彭傲平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期336-351,共16页
基于过去开展稀薄自由分子流到连续流气体运动论统一算法框架,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,确立含转动非平衡效应各流域统一玻尔兹曼模型方程.基于转动能量对分布函数守恒积分,得到计及转动非平衡效应气体分子速度分布函数方程组... 基于过去开展稀薄自由分子流到连续流气体运动论统一算法框架,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,确立含转动非平衡效应各流域统一玻尔兹曼模型方程.基于转动能量对分布函数守恒积分,得到计及转动非平衡效应气体分子速度分布函数方程组,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖速度空间离散降维;应用拓展计算流体力学有限差分方法,构造直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式;基于物面质量流量通量守恒与能量平衡关系,发展计及转动非平衡气体动理论边界条件数学模型及数值处理方法,提出模拟各流域转动非平衡效应玻尔兹曼模型方程统一算法.通过高、低不同马赫数1.5~25氮气激波结构与自由分子流到连续流全飞行流域不同克努森数(9×10-4~10)Ramp制动器、圆球、尖双锥飞行器、飞船返回舱外形体再入跨流域绕流模拟研究,将计算结果与有关实验数据、稀薄流DSMC模拟值等结果对比分析,验证统一算法模拟自由分子流到连续流再入过程高超声速绕流问题的可靠性与精度. 展开更多
关键词 玻尔兹曼模型方程 气体动理论 转动非平衡 离散速度坐标法 全流域绕流 统一算法
在线阅读 下载PDF
跨流域空气动力学模拟方法与返回舱再入气动研究 被引量:18
11
作者 李志辉 梁杰 +4 位作者 李中华 李海燕 吴俊林 戴金雯 唐志共 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期826-847,共22页
针对回收类航天器(返回舱)再入过程所遇跨流域多尺度非平衡绕流问题,综述基于Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,构造考虑完全气体、转动非平衡、含振动能激发热力学非平衡效应各流域统一Boltzmann模型方程,及由此建立返回舱... 针对回收类航天器(返回舱)再入过程所遇跨流域多尺度非平衡绕流问题,综述基于Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,构造考虑完全气体、转动非平衡、含振动能激发热力学非平衡效应各流域统一Boltzmann模型方程,及由此建立返回舱再入气动力热绕流问题气体动理论统一算法研究进展与算法检验。作为方法间验证结合,进一步简述了融合再入热化学稀薄气体电离非平衡流动DSMC方法、近连续过渡流区N-S/DSMC耦合算法、经滑移边界修正的N-S方程解算器、低密度风洞实验测试等多种空气动力学模拟手段,建立求解Boltzmann模型方程气体动理论统一算法(GKUA)、DSMC、N-S/DSMC、滑移N-S解算器、低密度风洞实验验证补充,适于返回舱再入从外层空间自由分子流到近地面连续流跨流域空气动力学一体化模拟平台。将此平台用于再入H=110~30km各流域球体、高超声速尖前缘中空柱裙、返回式卫星球锥体、飞船返回舱稀薄过渡流以至近连续流区气动力/热与姿态配平绕流问题计算与实验分析比较,证实统一算法在高稀薄流区,与DSMC吻合很好;在连续流区,与(滑移)N-S解算器相一致;在中间过渡带,与N-S/DSMC耦合算法相容;具有全飞行流域很好的计算一致收敛性。简述了跨流域空气动力学几种模拟手段的适应性特点与展望,揭示了返回舱再入跨流域复杂高超声速流动变化规律。 展开更多
关键词 跨流域空气动力学 返回舱再入 Boltzmann方程可计算建模 气体动理论统一算法 DSMC-NS耦合算法
在线阅读 下载PDF
求解Boltzmann模型方程高性能并行算法在航天跨流域空气动力学应用研究 被引量:9
12
作者 李志辉 蒋新宇 +2 位作者 吴俊林 徐金秀 白智勇 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1801-1811,共11页
对Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,得到适于描述航天再入从外层空间到近地面各流域统一Boltzmann模型方程,提出求解Boltzmann模型方程统一算法高性能并行计算数学模型.发展离散速度空间区域分解大规模并行计算技术,分析统... 对Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,得到适于描述航天再入从外层空间到近地面各流域统一Boltzmann模型方程,提出求解Boltzmann模型方程统一算法高性能并行计算数学模型.发展离散速度空间区域分解大规模并行计算技术,分析统一算法变量依赖关系,建立可扩展并行计算方案;研究数据并行分布与并行执行特征,开展大规模并行化程序设计,并在小、中、大规模256-512、4096-20 625CPU及异构计算机500-45 000、3125-112 500进程并行算法测试,建立稳定运行于国产千万亿次超级计算机高性能可扩展大规模并行算法与航天器再入跨流域复杂气动力/热绕流问题并行化软件应用平台.通过对稀薄流到连续流再入飞行不同高度可回收返回式卫星飞行器、近空间大尺度机动飞行器跨流域绕流环境不同粒度高性能计算与验证,揭示大尺度复杂结构飞行器跨流区飞行稀薄过渡流区热流系数比连续、近连续流区热流系数随物面变化剧烈得多、大得多,发现该类飞行器后端面热流最大值发生在水平舵外侧拐角处,达驻点热流六分之一量级,提供了一个可靠求解航天器再入各流域高超声速绕流问题统一算法高性能并行计算应用研究方向. 展开更多
关键词 航天器 跨流域空气动力学 BOLTZMANN模型方程 统一算法 区域分解 高性能并行计算
在线阅读 下载PDF
跨流域高超声速绕流Boltzmann模型方程并行算法 被引量:6
13
作者 李志辉 吴俊林 +1 位作者 蒋新宇 马强 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期201-212,共12页
通过对Boltzmann方程碰撞积分进行模型化处理,提出了统一描述各流域复杂高超声速流动输运现象的气体分子速度分布函数控制方程,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造出直接求解分子速度分布函数的气体动理论... 通过对Boltzmann方程碰撞积分进行模型化处理,提出了统一描述各流域复杂高超声速流动输运现象的气体分子速度分布函数控制方程,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造出直接求解分子速度分布函数的气体动理论耦合迭代数值格式,研制了复杂飞行器高超声速绕流气动热力学计算模型。基于对气体动理论数值计算方法内在并行性、变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性的分析研究,使用区域分解并行化方法提出了新型的气体动理论数值算法并行方案;研究了数据的并行分布与并行执行特征,开展了大规模的并行化程序设计,构造了可稳定运行于成千上万CPU的高性能并行算法,用以模拟各流域复杂飞行器的高超声速绕流问题。以稀薄流到连续流环境下不同Knudsen数、不同马赫数的可重复使用类球锥卫星体及翼身组合复杂飞行器等气动力、热绕流问题为研究对象展开大规模并行计算,并进行算法验证,所得计算结果与理论分析、直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)的模拟值及有关实验数据吻合较好,揭示了飞行器跨流域高超声速下的复杂流动机理与变化规律,提供了一条能够可靠模拟高超声速飞行器跨流域气动力及热问题的统一的算法应用研究途径。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 跨流域 气动热力学 BOLTZMANN模型方程 离散速度坐标法 统一算法 并行计算
原文传递
稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气动力热绕流统一算法研究 被引量:5
14
作者 李志辉 彭傲平 +1 位作者 吴俊林 张涵信 《载人航天》 CSCD 2013年第2期81-91,共11页
研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟... 研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟各流域高超声速气动力、热绕流问题气体运动论统一算法与并行计算技术。对稀薄气体自由分子流到连续流不同Knudsen数、高低不同马赫数球体、钝锥外形、飞船返回舱再入飞行环境等绕流问题并行计算与算法验证分析,证实统一算法用于高稀薄自由分子流到连续流高超声速飞行器气动力、热绕流问题求解的可靠性,揭示飞行器跨流区不同高度高超声速绕流现象与变化规律。 展开更多
关键词 BOLTZMANN模型方程 速度分布函数 离散速度坐标法 并行计算 跨流域高超 声速绕流 统一算法 航天再入飞行器
在线阅读 下载PDF
分区对接网格在跨流域气体运动论统一算法的应用研究 被引量:3
15
作者 吴俊林 彭傲平 +1 位作者 李志辉 方明 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期624-630,共7页
为了模拟跨流域复杂物形绕流或多体流场,需要在位置空间建立能描述整个流场特性的网格系统,相应的数值计算方法也需要有所改进。本文采用分区对接网格处理复杂物形绕流或多体干扰流场,得到能准确描述流场特征的贴体网格系统。在此基础... 为了模拟跨流域复杂物形绕流或多体流场,需要在位置空间建立能描述整个流场特性的网格系统,相应的数值计算方法也需要有所改进。本文采用分区对接网格处理复杂物形绕流或多体干扰流场,得到能准确描述流场特征的贴体网格系统。在此基础上数值求解考虑转动非平衡影响的Boltzmann-Rykov模型方程,在速度空间应用离散速度坐标法、位置空间采用数值差分NND格式。网格对接面上考虑分布函数的传递,包含网格点信息和网格点上速度的信息。通过计算得到复杂物形的流动特性。相关算例表明网格分区之间的流场参数光滑过渡。与文献及DSMC结果的对比证实本文基于分区对接网格的气体运动论统一算法是可靠的。 展开更多
关键词 分区对接网格 统一算法 Rykov模型方程 多体流动
在线阅读 下载PDF
Boltzmann-Rykov模型的有限体积方法计算 被引量:2
16
作者 吴俊林 李志辉 +1 位作者 彭傲平 蒋新宇 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第2期121-129,共9页
构建一种三阶精度的有限体积格式,数值求解考虑转动非平衡影响的Boltzmann-Rykov模型方程.针对模型方程的速度空间离散得到各个离散速度坐标点上彼此独立的控制方程组,运用高阶精度的半离散化有限体积格式在位置空间对离散控制方程进行... 构建一种三阶精度的有限体积格式,数值求解考虑转动非平衡影响的Boltzmann-Rykov模型方程.针对模型方程的速度空间离散得到各个离散速度坐标点上彼此独立的控制方程组,运用高阶精度的半离散化有限体积格式在位置空间对离散控制方程进行数值求解,时间项采用三阶Runge-Kutta方法推进,方程右端二体碰撞项采用中心近似技术.该有限体积格式在气体分子对流运动项上具有三阶精度,同时保证了分布函数的正定性和流通量守恒.计算结果与有限差分方法数值模拟结果和连续流区非定常激波管问题的Riemann精确解均吻合较好,说明基于有限体积法的Boltzmann-Rykov模型方程数值求解过程是正确的. 展开更多
关键词 Rykov模型方程 统一算法 有限体积方法
在线阅读 下载PDF
含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法与跨流域绕流问题模拟研究 被引量:4
17
作者 李志辉 吴俊林 +1 位作者 蒋新宇 张涵信 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期137-145,共9页
通过对转动自由度松弛变化特性的研究,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,确立含转动非平衡效应各流域统一的Boltzmann模型方程。基于转动能量空间对分布函数进行守恒积分,得到计及转动非... 通过对转动自由度松弛变化特性的研究,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,确立含转动非平衡效应各流域统一的Boltzmann模型方程。基于转动能量空间对分布函数进行守恒积分,得到计及转动非平衡效应的分子速度分布函数控制方程组,应用气体分子运动论离散速度坐标法对速度分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造直接求解分子速度分布函数的气体动理论统一格式。基于物面质量流量通量守恒与能量平衡关系,发展计及转动非平衡影响的气体分子运动论边界条件数学模型及数值处理方法。由此提出模拟高稀薄自由分子流到连续流各流域转动非平衡效应的Boltzmann模型方程统一算法。通过对高、低不同马赫数1.5≤Ms≤25考虑转动非平衡效应的氮气激波结构与不同Knudsen数9×10-4≤Kn!≤10再入竖直平板、Ramp制动器、尖双锥外形跨流域高超声速绕流问题模拟研究,将计算结果与有关实验数据、广义退化Boltzmann与ES椭球统计模型等研究结果对比分析,验证含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法求解自由分子流到连续流跨流域绕流问题可靠性。 展开更多
关键词 BOLTZMANN模型方程 转动非平衡 分子速度分布函数 跨流域绕流 统一算法
在线阅读 下载PDF
大型航天器离轨再入气动融合结构变形失效解体落区数值预报与应用 被引量:7
18
作者 李志辉 彭傲平 +5 位作者 马强 石卫波 党雷宁 梁杰 蒋新宇 唐小伟 《载人航天》 CSCD 北大核心 2020年第4期403-417,共15页
准确可靠求解大型航天器服役期满离轨再入跨流域气动环境与金属(合金)桁架结构变形失效解体非线性力学行为,是解决航天器失联无控或受控再入坠毁飞行航迹落区数值预报软件研制的关键基础。在求解Boltzmann模型方程的气体动理论统一算法(... 准确可靠求解大型航天器服役期满离轨再入跨流域气动环境与金属(合金)桁架结构变形失效解体非线性力学行为,是解决航天器失联无控或受控再入坠毁飞行航迹落区数值预报软件研制的关键基础。在求解Boltzmann模型方程的气体动理论统一算法(GKUA)基础上,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,引入能量模式配分函数和非弹性碰撞松弛数,确立了描述复杂飞行器跨流域高超声速流动非平衡输运现象统一Boltzmann模型方程,构造了直接捕捉Boltzmann模型速度分布函数演化更新数值格式,提出了离散速度空间区域分解大规模并行计算策略与高效数据通信模型,建立了稳定运行数万CPU核求解大型航天器离轨再入跨流域气动力/热环境高性能并行算法。针对无控航天器非常规再入问题,提出瞬态热传导方程与材料热弹性动力学方程耦合数学模型,建立了强气动力热环境致结构变形热力响应有限元算法,发展了适于高超声速再入气动环境与结构热力耦合计算技术。通过对竖直平板、中空球体、类天宫飞行器高超声速流场计算与结构响应变形非线性力学行为一体化计算验证,证实统一算法大规模并行计算策略与热力响应变形有限元算法精度可靠性,建立了服役期满大型航天器离轨再入跨流域气动环境与结构热力耦合响应变形失效/解体飞行航迹一体化模拟平台,开展了该平台在类天舟一号货运飞船受控再入、天宫一号目标飞行器无控陨落、天宫二号空间实验室受控再入解体落区数值预报中的应用研究。 展开更多
关键词 非常规再入落区数值预报 板舱桁架结构大型航天器 跨流域空气动力学 BOLTZMANN模型方程 气体动理论统一算法 结构响应变形/毁坏有限元算法
在线阅读 下载PDF
基于多块对接网格的隐式气体运动论统一算法应用研究 被引量:2
19
作者 彭傲平 李志辉 +1 位作者 吴俊林 蒋新宇 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期95-101,共7页
基于玻尔兹曼模型方程的气体运动论统一算法(gas kinetic unified algorithm,GKUA)给出了一种能模拟从连续流到自由分子流跨流域空气动力学问题的途径.该算法采用传统计算流体力学技术将分子运动和碰撞解耦处理,若采用显式格式将受格式... 基于玻尔兹曼模型方程的气体运动论统一算法(gas kinetic unified algorithm,GKUA)给出了一种能模拟从连续流到自由分子流跨流域空气动力学问题的途径.该算法采用传统计算流体力学技术将分子运动和碰撞解耦处理,若采用显式格式将受格式稳定条件限制,在模拟超声速流动尤其是近连续流和连续流区的流动时计算效率较低.为了提高计算效率,扩展其工程实用性,采用上下对称高斯-赛德尔(LU--SGS)方法和有限体积法构造了求解玻尔兹曼模型方程的隐式方法,同时在物理空间采用能处理任意连接关系的多块对接网格技术.通过模拟近连续过渡区并排圆柱绕流问题,计算结果与直接模拟蒙特卡洛方法模拟值吻合较好,验证了该方法用于跨流域空气动力计算的可靠性与可行性. 展开更多
关键词 气体运动论统一算法 隐式格式 多块对接网格 有限体积法 跨流域空气动力学
在线阅读 下载PDF
考虑转动能的一维/二维Boltzmann-Rykov模型方程数值算法 被引量:3
20
作者 吴俊林 李志辉 蒋新宇 《计算物理》 CSCD 北大核心 2013年第3期326-336,共11页
研究考虑转动能的Boltzmann-Rykov模型方程,基于转动自由度对气体分子速度分布函数矩积分,引入约化速度分布函数,应用离散速度坐标法与数值积分技术,将气体运动论模型方程化为在离散速度坐标点处关于三个约化速度分布函数的联立方程组.... 研究考虑转动能的Boltzmann-Rykov模型方程,基于转动自由度对气体分子速度分布函数矩积分,引入约化速度分布函数,应用离散速度坐标法与数值积分技术,将气体运动论模型方程化为在离散速度坐标点处关于三个约化速度分布函数的联立方程组.应用拓展计算流体力学有限差分方法,数值计算考虑转动自由度的双原子气体一维、二维Boltzmann模型方程,得到高、低Knudsen数一维激波管内流动和二维竖直平板绕流问题的流场,分析验证考虑转动能的Boltzmann-Rykov模型方程全流域统一算法求解一维/二维气体流动问题的可靠性.结果表明,气体稀薄程度与分子内自由度对流场具有较大影响,且Knudsen数较高的稀薄气体流动呈现严重的非平衡流动特点. 展开更多
关键词 转动自由度 Boltzmann-Rykov模型方程 激波管 竖直平板绕流 统一算法
在线阅读 下载PDF
上一页 1 2 下一页 到第
使用帮助 返回顶部