气体运动论统一算法在跨流域转动非平衡效应模拟中的应用

计算物理 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (4): 403-411.

气体运动论统一算法在跨流域转动非平衡效应模拟中的应用

蒋新宇^1,2, 李志辉^1,2, 吴俊林¹

1. 中国空气动力研究与发展中心超高速研究所, 四川绵阳 621000;
2. 国家计算流体力学实验室, 北京 100191

收稿日期:2013-03-17 修回日期:2013-07-17 出版日期:2014-07-25 发布日期:2014-07-25
通讯作者: 李志辉,E-mail:zhli0097@x263.net
作者简介:蒋新宇(1987-),男,硕士,助理工程师,从事稀薄气体动力学研究
基金资助:
国家自然科学基金(91016027)资助项目

Application of Gas-Kinetic Unified Algorithm Covering Various Flow Regimes for Rotational Non-equilibrium Effect

JIANG Xinyu^1,2, LI Zhihui^1,2, WU Junlin¹

1. China Aerodynamics Research and Development Center, HAI, Mianyang 621000, China;
2. National Laboratory for Computational Fluid Dynamics, Beijing 100191, China

Received:2013-03-17 Revised:2013-07-17 Online:2014-07-25 Published:2014-07-25

摘要/Abstract

摘要： 从考虑转动松弛变化特性的Rykov模型出发,基于Boltzmann模型方程求解跨流域气体运动论统一算法原理与计算规则,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,研究考虑转动非平衡影响的Boltzmann模型方程数值求解方法.通过对氮气激波结构、二维钝头体和三维尖双锥跨流域绕流的模拟分析,验证该算法的跨流域一致适用性.

关键词: 转动非平衡, 统一算法, 激波结构, 钝头体, 尖双锥

Abstract: With gas-kinetic unified algorithm (GKUA) based on Boltzmann equation for various flows regimes, rotational non-equilibrium effect is investigated in Rykov model, in which spin movement of gas molecules is described with moment of inertia. Numerical method of Boltzmann model equation involving rotational non-equilibrium effect is developed. Nitrogen shock wave structure, flows around a 2D blunt-head body and flows around a 3D tine bicone are simulated to validate the method in various flows regimes.

Key words: rotational non-equilibrium, GKUA, shock wave structure, blunt-head body, tine bicone

中图分类号:

V211.3

蒋新宇, 李志辉, 吴俊林. 气体运动论统一算法在跨流域转动非平衡效应模拟中的应用[J]. 计算物理, 2014, 31(4): 403-411.

JIANG Xinyu, LI Zhihui, WU Junlin. Application of Gas-Kinetic Unified Algorithm Covering Various Flow Regimes for Rotational Non-equilibrium Effect[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2014, 31(4): 403-411.

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