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Boltzmann-Rykov模型方程气体理论统一算法与喷管流
2025年
为研究气体分子转非平衡效应对喷管内流的影响,在气体理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转能影响的喷管流边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体理论数值格式,数值求解了考虑转能影响的Boltzmann-Rykov模型方程。通过对一维非定常激波管内流、一维定常正激波结构及二维型面喷管内流问题进行模拟研究,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问题的可行性与计算精度。分析了考虑转能影响的喷管内流流场,结果表明:可使用克努森数作为喷管流特性和性能的表征。
李凡李志辉陈爱国
关键词:气体动理论喷管流动
稀薄气体理论中介观尺度数值模拟的加速方法
2024年
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。
杨伟奇
关键词:稀薄气体BOLTZMANN方程
一种基于气体理论确定稀薄气体稳定性的方法
本申请公开了一种基于气体理论确定稀薄气体稳定性的方法,本发明基于Boltzmann‑BGK模型作为初始方程,发展了适用于全流域(从连续流域到自由分子流域)的稳定性分析理论和方法;能够一次性求解稀薄气体所涉及的所...
毕林袁先旭邹森唐志共
一种基于气体理论确定稀薄气体稳定性的方法
本申请公开了一种基于气体理论确定稀薄气体稳定性的方法,本发明基于Boltzmann‑BGK模型作为初始方程,发展了适用于全流域(从连续流域到自由分子流域)的稳定性分析理论和方法;能够一次性求解稀薄气体所涉及的所...
毕林袁先旭邹森唐志共
气体理论统一算法中离散速度坐标点选取的优化方法
本发明公开了一种气体理论统一算法中离散速度坐标点选取的优化方法,包括:S1,通过在稀疏采样方案中,对网格中气体分子速度分布函数曲线随来流参数变化的图像进行对比,得到与速度分布函数曲线对称轴相关联的输入参数;S2,基于输...
李志辉张子彬彭傲平吴俊林党德鹏
气体理论统一算法中的CPU+GPU异构并行优化方法
本发明公开了一种气体理论统一算法中的CPU+GPU异构并行优化方法,包括CPU+GPU异构并行的实现以及优化;优化方法包括:S1、基于Boltzmann方程统一算法的并行运行流程和热点代码,对CPU消耗时间进行统计;S...
李志辉张子彬彭傲平白智勇徐金秀吴俊林蒋新宇
基于气体理论的二维Karman涡街数值模拟
2021年
基于从稀薄流到连续流的跨流域气体理论统一算法(gas-kinetic unified algorithm,GKUA),通过数值求解考虑转自由度激发的Boltzmann-Rykov模型方程,得到了一种跨流域非定常流数值模拟的方法.该求解方法以Boltzmann模型方程为控制方程,在常温状态下如果考虑转能激发的情况则选用Rykov模型.文中数值求解Rykov模型时,首先基于转能模对速度分布函数积分以消去分子转能量这一自变量,在速度空间应用自适应离散速度坐标法与数值积分演化更新计算技术,在位置空间应用3阶WENO空间离散格式和3阶显式Runge-Kutta时间推进.针对经典的二维Karman涡街流现象进行数值模拟,说明该跨流域非定常流模拟算法对于连续流区低速流的适应性.
吴俊林李志辉蒋新宇彭傲平
关键词:非定常流动圆柱绕流
基于修正N-S方程本构关系的气体理论耦合方法
2021年
随着稀薄程度的增加,Navier-Stokes方程的线性本构关系难以正确描述稀薄气体输运特性,高阶非线性本构关系往往数学形式极为复杂,对数值求解造成稳定性差等问题。为了发展适宜于近空间飞行器气特性分析的高超声速稀薄流模拟方法,本文利用求解Boltzmann模型方程的气体理论统一算法(Gas Kineitc Unified Algorithm,GKUA)对应力张量、热流等宏观量数值积分求解的优势,提出了一种基于数值修正N-S方程本构关系的气体理论耦合方法。通过将GKUA获得的应力张量及热流用于修正N-S方程的本构关系,实现了存在局部稀薄效应的流模拟,并且通过可压缩平板边界层、圆柱绕流问题的数值模拟,验证了方法的有效性。
皮兴才李志辉彭傲平吴俊林蒋新宇
关键词:近空间本构关系BOLTZMANN模型方程
受限空间气体理论方法及页岩气微观输运机理研究
单保超
基于概念图的PBL教学方法对气体理论教学研究
2020年
基于问题学习(PBL)的教学模式是一种调学生学习的主性和积极性,同时培养学生探索问题、解决问题的教学方式.以大学物理中气体理论一章为例,探讨如何在工科院校大班授课过程中实施PBL教学.结果表明PBL教学方法能够卓有成效地提高学生对物理的兴趣,特别是对拔尖人才的培养,PBL模式是一种非常有效的教学方法.
陈华杜永胜赵增茹刘佳李永治
关键词:PBL教学方法大学物理气体动理论概念图

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李志辉
作品数:219被引量:308H指数:12
供职机构:中国空气动力研究与发展中心
研究主题:BOLTZMANN模型方程 跨流域 离散速度坐标法 气体运动论 再入
彭傲平
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供职机构:中国空气动力研究与发展中心
研究主题:BOLTZMANN模型方程 气体动理论 跨流域 气体运动论 速度分布函数
吴俊林
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研究主题:跨流域 BOLTZMANN模型方程 气体动理论 绕流 空气动力学
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研究主题:数值模拟 气体动理论 元胞自动机 风洞 格子BOLTZMANN方法
蒋新宇
作品数:35被引量:42H指数:5
供职机构:中国空气动力研究与发展中心
研究主题:BOLTZMANN模型方程 跨流域 气体动理论 航天器 再入