高速可压反应流的二维简化离散玻尔兹曼模型 |
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引用本文: | 林传栋.高速可压反应流的二维简化离散玻尔兹曼模型[J].空气动力学学报,2022,40(3):98-108. |
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作者姓名: | 林传栋 |
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作者单位: | 中山大学 中法核工程与技术学院, 珠海 519082 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(51806116,11875001); |
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摘 要: | 如何有效模拟高速反应流现象是当前航空航天、能源与动力工程等领域的难点和热点。为此,本文提出了适用于超声速可压缩反应流的简化离散玻尔兹曼模型(DBM)。该模型基于动理学方法,使用形式统一的离散玻尔兹曼方程描述化学反应流的演化过程。在方程右侧,通过化学反应项将化学反应与多物理场自然耦合。该DBM使用二维九速模型,其离散速度分为三组,每组大小独立可调。为了描述分子转动和振动对应的额外自由度,引入了三组独立可调的参数用于描述额外自由度部分的内能。由此,该DBM具备了模拟比热比可调的反应流系统的功能。另外,平衡态离散速度分布函数与化学反应项各自满足九个独立的矩关系,其表达式都可以通过矩阵求逆的方式获得。通过ChapmanEnskog多尺度分析可以证明,该DBM除了能够在连续性极限条件下恢复描述化学反应流的Euler方程组之外,还具有描述一定热力学非平衡行为的功能。最后,通过数值算例表明,该DBM的数值结果与理论解吻合。
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关 键 词: | 离散玻尔兹曼 超声速反应流 可压缩 非平衡效应 动理学方法 |
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