检索结果-内蒙古大学图书馆

计算物理 2025年第2期42卷 171-181页

作者：钟豪朱炼华包进郭照立华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 上海索辰信息科技股份有限公司上海201204 华中科技大学数学与应用学科交叉创新研究院湖北武汉430074

在有限体积的框架下,构造基于Cahn-Hilliard相场方程的气体动理学格式,其界面通量由Chapman-Enskog一阶近似确定。进一步证明提出的模型可准确恢复至Cahn-Hilliard方程。通过若干算例对该模型进行测试,并与相应的格子玻尔兹曼方法进行... 详细信息

在有限体积的框架下,构造基于Cahn-Hilliard相场方程的气体动理学格式,其界面通量由Chapman-Enskog一阶近似确定。进一步证明提出的模型可准确恢复至Cahn-Hilliard方程。通过若干算例对该模型进行测试,并与相应的格子玻尔兹曼方法进行对比。结果表明,该模型在界面捕捉方面具有较好的精度和数值稳定性。本文的研究拓展了气体动理学格式在相场理论的应用,并为两相流体系统的模拟提供了方案。

关键词：两相系统相场模型气体动理学格式 Chapman-Enskog展开

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气体动理学格式及其在再入问题中的应用

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空气动力学学报 2018年第5期36卷 885-890页

作者：李诗一张潮谭爽李启兵符松清华大学航天航空学院北京100084

介绍了气体动理学格式GKS在飞行器高超声速再入过程涉及的跨流域稀薄及湍流等复杂流动问题中的拓展和应用。GKS利用BGK方程的通解来计算单元界面上的通量,耦合了分子的自由运动和相互碰撞,内涵多尺度特性。本文发展了耦合多种湍流模式... 详细信息

介绍了气体动理学格式GKS在飞行器高超声速再入过程涉及的跨流域稀薄及湍流等复杂流动问题中的拓展和应用。GKS利用BGK方程的通解来计算单元界面上的通量,耦合了分子的自由运动和相互碰撞,内涵多尺度特性。本文发展了耦合多种湍流模式的拓展GKS,能对典型高超声速湍流进行有效模拟。基于通量重构CPR框架发展了非结构网格上的高精度格式CPR-GKS,在可压缩黏性流动中可以同时保持高精度和良好的激波捕捉能力。为模拟航天器再入过程中的跨流域稀薄流动,发展了适合大规模并行计算的高效UGKS,并在再入问题中得到了很好的应用。研究揭示了GKS在再入问题模拟中的优异性能及其广阔的应用前景。

关键词：气体动理学格式再入湍流模拟高精度格式稀薄流动

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气体动理学格式与多尺度流动模拟

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计算力学学报 2017年第1期34卷 88-94页

作者：谭爽李诗一李启兵符松清华大学航天航空学院北京100084

介绍了气体动理学格式(GKS)的基本构造原理及其在两种典型多尺度流动模拟中的应用。GKS利用介观BGK方程的跨尺度演化解来构造网格界面上的数值通量,从而发展出能随计算网格尺度变化自动切换物理模型的多尺度方法。对湍流这种宏观多尺度... 详细信息

介绍了气体动理学格式(GKS)的基本构造原理及其在两种典型多尺度流动模拟中的应用。GKS利用介观BGK方程的跨尺度演化解来构造网格界面上的数值通量,从而发展出能随计算网格尺度变化自动切换物理模型的多尺度方法。对湍流这种宏观多尺度流动,发展了高精度GKS方法并成功用于低雷诺数湍流的直接数值模拟;为实现对高雷诺数湍流的高效精细模拟,基于拓展BGK方程和已有的RANS,LES模型建立了新型多尺度模拟框架。对跨流域稀薄流动,发展了适合大规模并行的三维统一气体动理学格式(UGKS),并建立了适合轴对称稀薄流动的UGKS。研究表明,GKS在多尺度流动高效模拟中的优异性能,具有很好的发展前景。

关键词：气体动理学格式湍流稀薄气体流动多尺度

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高超声速计算中的气体动理学格式

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航空学报 2015年第1期36卷 135-146页

作者：徐昆陈松泽香港科技大学数学系

回顾了高超声速连续流部分的计算流体力学(CFD)方法,总结了近些年兴起的气体动理学格式。阐述了该格式的构造机制,强调了将物理规律直接用于构造数值方法的思路。结合一些应用实例,例如激波相互作用、激波边界层相互作用以及边界层分离... 详细信息

回顾了高超声速连续流部分的计算流体力学(CFD)方法,总结了近些年兴起的气体动理学格式。阐述了该格式的构造机制,强调了将物理规律直接用于构造数值方法的思路。结合一些应用实例,例如激波相互作用、激波边界层相互作用以及边界层分离等高超声速问题,说明了这种构造思路给数值模拟带来的优点。从高超声速的发展历程来看,气体动理学格式的构造过程包含了更基础的物理规律,而且具有多尺度的特性。这些特性有助于研究复杂的高超声速问题。介观或者微观角度直接构造数值方法的发展趋势为高超声速计算工具指出了可能的发展方向。

关键词：高超声速气体动理学格式滑移边界条件激波相互作用激波边界层干扰

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指数型谐振管的二维气体动理学格式模拟

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工程热物理学报 2015年第2期36卷 243-248页

作者：冯和英彭叶辉李学军湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学数学与计算科学学院湘潭411201

本文构造了适合模拟变截面谐振管的非结构三角形网格上的二维气体动理学BGK模型,采用该模型研究了包括圆直谐振管在内的八种不同形状的指数型谐振管内声场及流场的分布,分析了谐振管形状对压力分布和瞬时流场的影响。研究发现,从抑制激... 详细信息

本文构造了适合模拟变截面谐振管的非结构三角形网格上的二维气体动理学BGK模型,采用该模型研究了包括圆直谐振管在内的八种不同形状的指数型谐振管内声场及流场的分布,分析了谐振管形状对压力分布和瞬时流场的影响。研究发现,从抑制激波、高次谐波以提高压力振幅和压比方面综合分析,形状参数m=2.2的指数型谐振管具有更好的性能。研究中也发现了一些新的物理现象,并对这些现象做了详细的解释。

关键词：指数型谐振管二维模型气体动理学格式最优管型非线性

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基于气体动理学格式的自由射流数值模拟

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工程热物理学报 2019年第7期40卷 1498-1502页

作者：谢晴郭晓亮谢军龙王志强华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 绿色风机制造湖北省协同创新中心(培育) 武汉430074

介绍了基于BGK方程(Bhatnagar-Gross-Krook)的气体动理学格式(Gas Kinetic Scheme,GKS)数值算法。给出了自由射流的物理模型以及不同边界的处理方式,同时进行了网格无关性验证。通过运用气体动理学格式对自由射流进行数值模拟得到了射... 详细信息

介绍了基于BGK方程(Bhatnagar-Gross-Krook)的气体动理学格式(Gas Kinetic Scheme,GKS)数值算法。给出了自由射流的物理模型以及不同边界的处理方式,同时进行了网格无关性验证。通过运用气体动理学格式对自由射流进行数值模拟得到了射流流场及流线特征,同时得到中心轴线速度衰减规律,不同截面无量纲流向速度的相似性,满足自由射流的规律。气体动理学格式得到的射流速度场,不同截面无量纲流向速度等与N-S方程的模拟结果基本相同,说明气体动理学格式可用于自由射流问题的数值模拟。

关键词：气体动理学格式自由射流数值模拟

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气体动理学格式在多介质流和两相流数值方法中的应用

气体动理学格式在多介质流和两相流数值方法中的应用

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作者：潘亮中国工程物理研究院

学位级别：硕士

可压缩多介质流体力学和两相流的数值模拟是日前计算流体力学研究的重要领域,有广泛应用。近年来,气体动理学方法得到了系统的发展并且引起了广泛的关注。气体动理学格式方法基于BGK模型。BGK模型是对Boltzmann方程的近似和简化。在气... 详细信息

可压缩多介质流体力学和两相流的数值模拟是日前计算流体力学研究的重要领域,有广泛应用。近年来,气体动理学方法得到了系统的发展并且引起了广泛的关注。气体动理学格式方法基于BGK模型。BGK模型是对Boltzmann方程的近似和简化。在气体动理学方法中,通过求解BGK方程得到界面上的分布函数,不再需要构造Riemann求解器。正是由于气体动理学格式的诸多优势,本文将对多介质流体和Baer-Nunziato两相流模型分别给出气体动理学格式。多介质流体力学的气体动理学格式近年来取得了许多进展。本文将在多介质BGK模型上给出数值格式。和以往的多介质流体力学的气体动理学格式相比,在这个模型中,不仅考虑了同种粒子之间的碰撞,还将异种粒子之间的碰撞考虑进来,这样该模型就包含更多的物理信息。基于Chapmann-Enskog展开,我们可以得到相应的宏观方程,由于宏观方程带有松弛项,我们采用算子分裂的方法。和传统的气体动理学格式一样,我们通过求解各组分的BGK方程得到界面上的积分解,从而得到数值通量。在数值结果中,我们观察到在界面附近,压力和速度存在震荡。根据界面运动模型,我们将分析出现震荡的原因。对于两相流,我们考虑Baer-Nunziato两相流模型。由于非守恒项的存在,使其数学理论和数值格式的发展都面临很大的困难。近年来,Baer-Nunziato模型的数值方法引起了广泛的关注。对于Baer-Nunziato模型,我们将建立一个与之相匹配的BGK模型。在这个模型中,非守恒项被处理成外力项。在此基础上我们给出相应Baer-Nunziato两相流模型的气体动理学格式。同样通过求解各相的BGK方程得到界面上的积分解,从而得到数值通量。注意到非守恒项不仅起到源项的作用还对数值通量有影响。和精确Riemann解和近似Riemann解相比,我们的数值格式不仅可以避免繁琐的迭代过程,而且可以较好的处理非守恒项。与无碰撞的KFVS格式相比,由于考虑了粒子的碰撞,所以我们的格式耗散更小。最后,由于在相应Baer-Nunziato两项流的带外力的BGK模型中,我们未考虑异相粒子之间的碰撞。于是我们考虑将多介质BGK模型和两相流部分的带外力的BGK模型相结合,给出一个既考虑外力作用,又考虑异种粒子之间相互碰撞的两相流BGK模型。基于Chapmann-Enskog展开,我们得到其相应的宏观方程,即修正Bear-Nunziato两相流模型,在此基础上,我们构造一个新的气体动理学格式。由于对于新的BGK模型和修正的Bear-Nunziato两相流模型还缺少的分析,进一步的工作还留待以后完成。

关键词：多介质流 Baer-Nunziato两相流模型气体动理学格式

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非结构网格紧致高精度气体动理学格式

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空气动力学学报 2021年第1期39卷 191-200页

作者：李启兵张潮清华大学航天航空学院北京100084

简要介绍了非结构网格上基于内自由度高效紧致重构方法的几种高精度气体动理学格式(GKS),包括结合三阶GKS通量求解器与子单元有限体积法(SCFV)及通量重构方法(CPR)构造的两种单步时空三阶格式SCFV-GKS和CPR-GKS,以及结合二阶GKS通量和... 详细信息

简要介绍了非结构网格上基于内自由度高效紧致重构方法的几种高精度气体动理学格式(GKS),包括结合三阶GKS通量求解器与子单元有限体积法(SCFV)及通量重构方法(CPR)构造的两种单步时空三阶格式SCFV-GKS和CPR-GKS,以及结合二阶GKS通量和两步四阶方法构造的时空四阶CPR-GKS。进而在CPR-GKS中混合SCFV增强对流场间断的分辨能力,并拓展到三维六面体网格。通过几种典型数值算例,对比分析了这几种格式在可压缩流动问题中具有的高精度、高效率和良好的间断捕捉能力。GKS通量的多维时空演化特性与紧致重构方法的高效性为发展高精度格式提供了有力的支撑。

关键词：气体动理学格式非结构网格紧致重构高精度高分辨率

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高精度气体动理学格式与湍流模拟

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中国科学：物理学、力学、天文学 2014年第3期44卷 278-284页

作者：李启兵符松清华大学航空航天学院北京100084

本文介绍了多维高阶精度气体动理学格式的构造原理及其在可压缩湍流直接数值模拟中的初步应用.通过对初始分布函数和平衡态分布的多维高阶展开,利用BGK方程的通解可以得到单元界面上随时间演化的分布函数,从而建立具有真正多维特性的高... 详细信息

本文介绍了多维高阶精度气体动理学格式的构造原理及其在可压缩湍流直接数值模拟中的初步应用.通过对初始分布函数和平衡态分布的多维高阶展开,利用BGK方程的通解可以得到单元界面上随时间演化的分布函数,从而建立具有真正多维特性的高阶精度气体动理学有限体积格式.应用建立的格式对可压缩各向同性衰减湍流和槽道湍流进行了数值模拟,得到的流场结果与已有研究相吻合.研究表明,相比于已有二阶气体动理学方法,高阶动理学格式具有更高的求解精度.

关键词：气体动理学格式高精度格式可压缩湍流直接数值模拟

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基于高阶气体动理学格式的高速流动数值模拟

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飞行力学 2024年第4期42卷 1-6页

作者：水涌涛张昱煜姬兴苏伟中国运载火箭技术研究院北京100076 北京航天长征飞行器研究所北京100076 西安交通大学陕西西安710049

针对新型高速飞行器的设计在预示气动力以及气动热上的高分辨率需求,相比于耗散较大的传统二阶有限体积方法,高精度方法具有满足这种需求的潜力。基于气体动理学分布函数,结合自适应流动的高精度重构技术、斜率压缩因子技术和p-multigri... 详细信息

针对新型高速飞行器的设计在预示气动力以及气动热上的高分辨率需求,相比于耗散较大的传统二阶有限体积方法,高精度方法具有满足这种需求的潜力。基于气体动理学分布函数,结合自适应流动的高精度重构技术、斜率压缩因子技术和p-multigrid技术,发展了面向高速流动的高精度气体动理学格式,经过精度测试,可以达到预期精度。通过一维和三维典型高速流动算例验证了该方法在高速流动中的鲁棒性和高分辨率特性,展现了该方法在高速复杂几何构型的精确气动力热预示中的潜力。

关键词：高速流动气体动理学格式高精度

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