| 多相流系统的离散玻尔兹曼研究进展 |
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| 引用本文： | 许爱国,陈杰,宋家辉,陈大伟,陈志华.多相流系统的离散玻尔兹曼研究进展[J].空气动力学学报,2021,39(3):138-169. |
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| 作者姓名： | 许爱国 陈杰 宋家辉 陈大伟 陈志华 |
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| 作者单位： | 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088;北京大学 应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室,北京 100871;北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 100081;北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088;南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室,南京 210094;北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088;北京理工大学 宇航学院,北京 100081;北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088;南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室,南京 210094 |
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| 摘 要： | 针对多相复杂流体系统模拟研究,简要介绍从格子气模型到离散玻尔兹曼方法的发展历程.从统计物理学基本原理出发,通过粗粒化建模思路,给出玻尔兹曼方程;分析Chapman-Enskog多尺度展开方法所蕴含的测量逐步细化的物理图像,给出离散玻尔兹曼建模的基本原则和主要步骤.简要介绍离散玻尔兹曼在相分离、燃烧、流体不稳定性等系统中的应用.对于多相复杂流体系统的动理学建模,技术关键是分子间作用力和化学反应贡献的引入.不同颜色的示踪粒子的引入,使得在单流体理论框架下即可实现混合过程中物质粒子来源的确定;示踪粒子在其速度相空间的分布所形成的结构蕴含丰富的流场信息,为复杂流场研究张开一个全新的视角.在多介质情形,离散玻尔兹曼建模与动理学宏观建模的对应关系是一对多.随着系统非平衡程度加深,相对于动理学宏观建模与模拟思路,离散玻尔兹曼建模与模拟的复杂度上升速度较慢.作为系统行为粗粒化描述的一种物理模型构建方法,离散玻尔兹曼根据研究需求,选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化过程中保值;是动理学直接建模方法的一种,为连续介质建模失效或物理功能不足、而分子动力学方法因适用尺度受限而无能为力的介尺度情形提供了一条方便、有效的研究途径.
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| 关 键 词： | 多相流 复杂物理场 统计物理 粗粒化建模 玻尔兹曼方程 非平衡 动理学建模 Chapman-Enskog多尺度分析 |
Progress of discrete Boltzmann study on multiphase complex flows |
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| XU Aiguo,CHEN Jie,SONG Jiahui,CHEN Dawei,CHEN Zhihua.Progress of discrete Boltzmann study on multiphase complex flows[J].Acta Aerodynamica Sinica,2021,39(3):138-169. |
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| Authors: | XU Aiguo CHEN Jie SONG Jiahui CHEN Dawei CHEN Zhihua |
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