气体动理论BGK格式的浸入边界方法研究

来源 :2013中国力学大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guocanon
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提出了一种新的基于气体动理论BGK格式的浸入边界方法.此方法结合了气体动理论BGK格式与浸入边界方法两方面的优点,在很好地保持了BGK格式在超音速流动求解优势的同时,还避免了复杂外形物体网格生成的困难,同时具备计算动边界问题的能力.此外浸入边界方法采用简单的笛卡尔网格,避免了由于网格质量造成的额外的格式精度损失.
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Small-amplitude perturbations are governed by the linearized Navier-Stokes equations,which are customarily reduced to the Orr-Sommerfeld (O-S) and Squire equations.In this paper,we consider continuous
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基于新近发展的几何形态为曲面的连续介质的有限变形理论,将薄层流动视为为三维Euclid空间中的二维Riemann流形,并考虑面密度(流体厚度)变化相对于曲面特征尺度可以忽略,对一般固定光滑曲面上不可压缩流动进行了相关事例研究.具体通过所发展的固定曲面上不可压缩流动的涡-流函数解法,数值研究了两类流动:其一为限制在固定曲面上的圆柱尾迹,对应为外流情形,其二为带有喉部和凹凸干扰的螺旋面上的流动,对应为
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引入了守恒型的离散速度坐标法,可以确保碰撞项对碰撞不变量的数值积分为0.M=10高超声速圆柱测试算例表明,采用CDOM之后,二维情形下相空间网格可以从121×121减少为61×61而不降低计算结果的精度,得到收敛结果的时间可以缩减为原来的1/3.
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针对存在挤压速度情形的近连续滑移流区微轴承内气体流动,基于气固界面Knudsen层内动量和能量通量的守恒,利用Grad 13矩近似的速度分布函数,详细推导广义Maxwell速度滑移边界模型,给出了其与典型Maxwell速度滑移边界的差别.
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建立了二维UBGK格式的计算程序,并选取了NACA0012微翼型的稀薄绕流作为验证算例.同时采用课题组自主开发的三维非结构DSMC程序(RariHV)进行了相同的计算.计算结果的相互对比,验证了UBGK程序的有效性,也为未来UBGK格式的进一步应用提供了基础.
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通过引入新的自由参数将ES和S模型方程结合起来,给出了一种动理学模型方程的一般形式.ES和S模型方程都可以囊括在这种形式之下.新的模型方程能在连续流区域导出正确NS方程,而且在非平衡流问题中能有更大的自由度.使用统一气体动理学格式来验证新的模型方程.通过激波结构和过渡流的微流动问题测试了不同参数条件下新模型方程的性能.
会议
采用统一气体动理论格式(UGKS),预测了双原子分子气体在不同努森数和不同管长条件下的泊肃叶压力驱动微纳米管道流动,与蒙特卡罗直接模拟方法(DSMC)相比取得了一致的结果.与DSMC相比,UGKS具有网格数量要求小,时间步长大,无统计涨落等优点,有望成为一种研究微纳米流动研究的重要工具.
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