基于介观Boltzmann模型方程各流域空气动力学问题计算研究

摘要

本文阐述从Boltzmann速度分布函数介观理论出发,尝试将稀薄流到连续流气体运动论统一算法推广应用于高马赫数三维复杂绕流气动力、热问题方面的研究进展情况.文章通过研究可用于高、低不同马赫数绕流问题气体运动论离散速度坐标法及离散速度数值积分技术,研究引入计算流体力学有限差分方法和DSMC解耦技术,发展直接求解分子速度分布函数的气体运动论耦合迭代数值格式,探索建立基于Boltzmann模型方程能有效模拟稀薄流到连续流不同流域高超声速流动和传热问题气体运动论数值计算方法.为了检验本文算法对复杂高超声速高马赫数流动和气体输运现象模拟能力,文章对不同马赫数下正激波内流动和传热问题开展算法定量化考验;在HPF并行计算环境下,开展了跨流域三维球体及复杂外形体高超声速绕流并行计算,将计算结果与有关实验数据、DSMC模拟及相关理论比较分析,可望发展新型的能有效模拟跨流区复杂高超声速多尺度绕流问题气体运动论统一算法研究方向.