DSMC

摘要： 基于压力边界条件开展了微尺度低速流动DSMC方法的研究,定义了两个无量纲参数作为微尺度DSMC方法下网格尺寸与时间步长的约束条件,通过微尺度Poiseuille流进行了方法的验证与比较,获得了网格尺寸与时间步长的一般原则。在此基础上,对变截面的单孔和双孔模型的微通道气体流动进行DSMC模拟,结果表明,通道几何形状对微尺度气体流动具有显著影响,孔口后由于通道收缩,产生压降,导致气流加速,并在孔口下游拐角处发生分离;双孔口模型的流动结构与单孔口模型相似,且在相同压差情况下,经双孔口后的气体流速低于经单孔口后的气体流速;随着入口压力的增加,经过孔口压缩后的速度越大,分离区尺寸也越大。

摘要： 高压捕获翼(HCW)构型是一种满足高速飞行器高容积、高升力、高升阻比的设计需求的新型气动布局.最近研究表明,HCW构型能够提高飞行器在连续流区的升力和升阻比,缓解飞行器设计中高容积率与高升阻比间的矛盾.为探究该气动布局在过渡流域(70～100 km)的气动特性,以一种楔—平板组合的高压捕获翼原理性构型作为模型,采用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法,详细分析了该模型在典型高超声速条件(马赫数20)下的流场结构和壁面气动力/热分布.结果表明,随着飞行高度增加,稀薄效应增强,机体压缩产生的激波厚度增加,激波边缘逐渐模糊,机体与捕获翼之间的开放通道内出现压力干扰.同时,高压捕获翼表面的摩擦系数迅速上升,气动摩擦成为制约捕获翼构型升阻比的重要因素.针对这一问题,分析了捕获翼材料表面的适应系数对飞行器的气动力/热的影响,结果表明,降低适应系数可以显著减小壁面摩擦和热流量,可通过选用适应系数较小的表面材料进一步提高该类飞行器气动性能.

摘要： 为研究多层绝热夹层稀薄气体传热特性及其对绝热性能的影响,建立了全压力范围气体导热模型,分析了气体种类、真空度、层密度、温度等因素对绝热夹层气体导热系数的影响规律.同时,结合直接蒙托卡罗(DSMC)方法验证了模型的准确性.结果 表明:温度对气体导热系数影响显著,真空度高于20 Pa时导热系数随温度的升高而逐渐减小,低于20 Pa时逐渐增大;随真空度、层密度的增大,气体导热系数减小,适当提高夹层真空度与多层绝热层密度有利于降低残余气体导热;全压力范围内氢气的导热系数最大,氩气最小,采用必要的物理化学方法除氢、利用氩气置换夹层中残留空气有助于改善绝热性能.

摘要： cqvip:加州山麓牧场(当地时间9月1日),RED发布最新摄影机V-RAPTORTM 8K VV(迅猛龙),这是DSMC3代的第一款摄影机。V-RAPTOR配置的是多格式8K感光器(40.96mm X 21.60mm),可拍摄8K大画幅或者6K超35格式。与之前的MONSTRO 8K VV感光器一样,摄影师可以搭配任意大画幅或者超35镜头进行视觉创作,只需一键切换,且分辨率都在4K以上。

摘要： 针对类天宫飞行器服役期满再入大气层多次解体过程残骸碎片绕流对气动特性干扰影响的问题,在数值求解N-S方程的CFD和DSMC方法程序研究基础上,采用MPC耦合处理原理,发展了基于Chapman-Enskog非平衡速度分布函数的耦合区域双向信息交换亚松弛计算技术,建立了适于残骸碎片两体不同间隔绕流干扰流场的N-S/DSMC耦合算法.对天宫飞行器两舱结构体在过渡流区低密度风洞试验状态进行了耦合计算,计算结果与风洞试验结果吻合很好,验证了所建立的耦合算法对再入解体残骸碎片气动特性计算的有效性和可靠性.通过对天宫飞行器解体碎片的简化外形球和球柱体在过渡流区高超声速两体干扰气动特性进行不同间隔绕流场耦合计算分析,结果表明,在一定的距离范围内,两体干扰会对残骸碎片的气动特性产生较强的影响,不同的残骸碎片外形在不同距离的干扰规律不一致.计算结果为天宫飞行器再入解体气动融合轨道数值预报提供设计依据.

摘要： 近年来,临近空间的军事应用价值受到了越来越广泛的关注。为了研究高超声速飞行器典型后台阶结构的气动光学问题,采用研究稀薄气体动力学的直接模拟蒙特卡洛算法(DSMC)研究了临近空间在不同喷流控制下的后台阶流动特性,并采用光线追踪方法研究了在不同流动控制下流场的气动光学效应。计算结果表明,随着飞行高度增加,壁面热流将增加,同时气动光效应将变弱。在四种喷流冷却方式中,喷流方式A的冷却效果最好,同时没有增加气动光学效应,B、D方式具有一定的冷却效应,但使得气动光学效应更加严重。

摘要： 近年来,临近空间的军事应用价值受到了越来越广泛的关注.为了研究高超声速飞行器典型后台阶结构的气动光学问题,采用研究稀薄气体动力学的直接模拟蒙特卡洛算法(DSMC)研究了临近空间在不同喷流控制下的后台阶流动特性,并采用光线追踪方法研究了在不同流动控制下流场的气动光学效应.计算结果表明,随着飞行高度增加,壁面热流将增加,同时气动光效应将变弱.在四种喷流冷却方式中,喷流方式A的冷却效果最好,同时没有增加气动光学效应,B、D方式具有一定的冷却效应,但使得气动光学效应更加严重.

摘要： 采用DSMC方法对尖前缘平板在高超声速稀薄流中的气动性能进行分析。选取前缘楔角角度为10°~90°的前缘无限尖化平板以及固定楔角角度α=45°的钝化半径为0.1~0.9 mm前缘尖点钝化平板进行计算分析,旨在揭示高超声速稀薄流中楔角角度与钝化半径对尖前缘平板气动性能的影响规律和内在机理。数值结果表明,楔角角度和钝化半径对前缘流场结构的影响较为一致,这也使得楔角角度和钝化半径对平板表面气动参数的影响规律极其相似。楔角角度和钝化半径对传热系数和摩擦阻力系数的影响较小,相比之下对压力系数的影响更为明显。在较小的楔角角度和钝化半径时,气动参数最大值均出现在唇缘顶点之后的位置,切向上气动参数呈现出先上升后下降的趋势。随着楔角角度和钝化半径的增大,气动参数最大值出现的位置不断前移,直至唇缘顶点。除此之外,平板表面气动参数的最大值也随着楔角角度和钝化半径的增大不断升高。

摘要： 采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法研究了微通道试验系统中的进出口局部压力损失特性以及壁面与流体之间的传热对入口边界的影响.分别用突缩/突扩微通道模拟试验系统的进出口段.计算结果表明:微通道进出口截面处局部压力损失不可忽略,局部压力损失系数与截面面积比、通道类型有关.此外,在模拟微通道传热时,入口温度,压力会偏离初始设定值,需要引入新的处理方法。

摘要： 采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法研究了微通道试验系统中的进出口局部压力损失特性以及壁面与流体之间的传热对入口边界的影响.分别用突缩/突扩微通道模拟试验系统的进出口段.计算结果表明:微通道进出口截面处局部压力损失不可忽略,局部压力损失系数与截面面积比、通道类型有关.此外,在模拟微通道传热时,入口温度,压力会偏离初始设定值,需要引入新的处理方法。

摘要： 采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法研究了微通道试验系统中的进出口局部压力损失特性以及壁面与流体之间的传热对入口边界的影响.分别用突缩/突扩微通道模拟试验系统的进出口段.计算结果表明:微通道进出口截面处局部压力损失不可忽略,局部压力损失系数与截面面积比、通道类型有关.此外,在模拟微通道传热时,入口温度,压力会偏离初始设定值,需要引入新的处理方法。

摘要： 采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法研究了微通道试验系统中的进出口局部压力损失特性以及壁面与流体之间的传热对入口边界的影响.分别用突缩/突扩微通道模拟试验系统的进出口段.计算结果表明:微通道进出口截面处局部压力损失不可忽略,局部压力损失系数与截面面积比、通道类型有关.此外,在模拟微通道传热时,入口温度,压力会偏离初始设定值,需要引入新的处理方法。

摘要： 采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法研究了微通道试验系统中的进出口局部压力损失特性以及壁面与流体之间的传热对入口边界的影响.分别用突缩/突扩微通道模拟试验系统的进出口段.计算结果表明:微通道进出口截面处局部压力损失不可忽略,局部压力损失系数与截面面积比、通道类型有关.此外,在模拟微通道传热时,入口温度,压力会偏离初始设定值,需要引入新的处理方法。

摘要： 采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法研究了微通道试验系统中的进出口局部压力损失特性以及壁面与流体之间的传热对入口边界的影响.分别用突缩/突扩微通道模拟试验系统的进出口段.计算结果表明:微通道进出口截面处局部压力损失不可忽略,局部压力损失系数与截面面积比、通道类型有关.此外,在模拟微通道传热时,入口温度,压力会偏离初始设定值,需要引入新的处理方法。

摘要： 本文用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)在不同壁面协调系数条件下对恒定壁面温度边界条件微通道内气体的流动换热特性进行了数值模拟,并给出了壁面协调系数对稀薄气体流动和换热的影响.计算结果表明,随协调系数的增大,热入口段减小,流动性能由于摩擦系数的增加而变差.最强可压缩性对于较大协调系数发生在入口处,而对较小协调系数则发生在出口附近.在沿通道方向同一位置,壁面滑移速度和截面平均速度随协调系数的减小而增加.

摘要： 本文用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)在不同壁面协调系数条件下对恒定壁面温度边界条件微通道内气体的流动换热特性进行了数值模拟,并给出了壁面协调系数对稀薄气体流动和换热的影响.计算结果表明,随协调系数的增大,热入口段减小,流动性能由于摩擦系数的增加而变差.最强可压缩性对于较大协调系数发生在入口处,而对较小协调系数则发生在出口附近.在沿通道方向同一位置,壁面滑移速度和截面平均速度随协调系数的减小而增加.

摘要： 本文用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)在不同壁面协调系数条件下对恒定壁面温度边界条件微通道内气体的流动换热特性进行了数值模拟,并给出了壁面协调系数对稀薄气体流动和换热的影响.计算结果表明,随协调系数的增大,热入口段减小,流动性能由于摩擦系数的增加而变差.最强可压缩性对于较大协调系数发生在入口处,而对较小协调系数则发生在出口附近.在沿通道方向同一位置,壁面滑移速度和截面平均速度随协调系数的减小而增加.

摘要： 本文用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)在不同壁面协调系数条件下对恒定壁面温度边界条件微通道内气体的流动换热特性进行了数值模拟,并给出了壁面协调系数对稀薄气体流动和换热的影响.计算结果表明,随协调系数的增大,热入口段减小,流动性能由于摩擦系数的增加而变差.最强可压缩性对于较大协调系数发生在入口处,而对较小协调系数则发生在出口附近.在沿通道方向同一位置,壁面滑移速度和截面平均速度随协调系数的减小而增加.

摘要： 本发明涉及耦合算法优化技术领域，具体公开了一种用于N‑S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法。本发明所述的一种用于N‑S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法，将使用不同算法的流场小网格重新划分成大网格，判断每一个大网格中小网格数目占优的算法，并确定为当前大网格的算法，再对大网格进行消除孤岛的二次优化。可以对根据流场参数判据生成的不同算法区域边界进行有效的优化，进而提高N‑S/DSMC耦合算法的计算效率与计算稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于MPI+X的DSMC并行计算方法、设备及介质，其中方法包括以下步骤：根据计算的节点数目和节点内可用CPU核数对网格进行分区，将其划分为多个独立的分区文件；初始化MPI即粗粒度多进程，各进程载入网格数据；各进程对载入的所述网格数据分别进行相应的预处理；各进程分别启用多线程并行计算各自分区内的粒子运动；各进程分别对各自分区内的粒子索引进行排序编号；各进程分别对各自分区内的粒子进行碰撞计算；各进程分别对各自的子区域流场性质进行采样；迭代步数如果达到阈值，则进行相应的后处理并输出结果文件。本发明将粗粒度多进程与细粒度多线程有效结合，可以大大减少通信量和通信次数，有效提升并行效率。

摘要： 本发明公开了一种基于径向基函数的DSMC计算结果降噪处理方法。本发明借鉴碰撞网格与抽样网格分开的思想，采用两套不同粗细的两套网格，增大统计样本数来降低统计噪声。利用径向基函数工具，完成原有碰撞网格节点上的物理数据向抽样网格节点上的数据插值，无需增大单元内模拟分子数目或者增大抽样步数，具有不影响主计算程序，计算简单，工作量小和计算精度较高的优点。

摘要： 本发明公开了一种适用于DSMC方法的任意方向喷流计算的实现方法，包括：羽流/喷流模拟坐标系与DSMC方法计算坐标系的转换，得到计算坐标系下羽流/喷流出口的坐标、速度、密度、温度等宏观信息；羽流/喷流出口宏观量在DSMC方法模拟中的转化，将出口参数根据麦克斯韦速度分布函数和接受‑拒绝取舍法转换成当地模拟分子的数密度、速度、位置坐标等，作为DSMC方法微观模拟的输入参数；将羽流/喷流出口处的分子进入作为DSMC方法的一种特殊边界进行处理，对高密度区域进行快速处理以适于DSMC方法模拟。本发明提供的一系列计算方法能够有效处理任意型面喷管、任意方向出口、多组分燃气的复杂情形，从而提高羽流污染/喷流干扰的模拟能力。

摘要： 本发明公开了一种基于MPI+X的DSMC并行计算方法、设备及介质，其中方法包括以下步骤：根据计算的节点数目和节点内可用CPU核数对网格进行分区，将其划分为多个独立的分区文件；初始化MPI即粗粒度多进程，各进程载入网格数据；各进程对载入的所述网格数据分别进行相应的预处理；各进程分别启用多线程并行计算各自分区内的粒子运动；各进程分别对各自分区内的粒子索引进行排序编号；各进程分别对各自分区内的粒子进行碰撞计算；各进程分别对各自的子区域流场性质进行采样；迭代步数如果达到阈值，则进行相应的后处理并输出结果文件。本发明将粗粒度多进程与细粒度多线程有效结合，可以大大减少通信量和通信次数，有效提升并行效率。

摘要： 本发明公开了一种基于径向基函数的DSMC计算结果降噪处理方法。本发明借鉴碰撞网格与抽样网格分开的思想，采用两套不同粗细的两套网格，增大统计样本数来降低统计噪声。利用径向基函数工具，完成原有碰撞网格节点上的物理数据向抽样网格节点上的数据插值，无需增大单元内模拟分子数目或者增大抽样步数，具有不影响主计算程序，计算简单，工作量小和计算精度较高的优点。

摘要： 本发明涉及耦合算法优化技术领域，具体公开了一种用于N‑S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法。本发明所述的一种用于N‑S/DSMC耦合算法的区域边界优化方法，将使用不同算法的流场小网格重新划分成大网格，判断每一个大网格中小网格数目占优的算法，并确定为当前大网格的算法，再对大网格进行消除孤岛的二次优化。可以对根据流场参数判据生成的不同算法区域边界进行有效的优化，进而提高N‑S/DSMC耦合算法的计算效率与计算稳定性。

摘要： 本发明涉及二级直角网格系统创建技术领域，具体公开了一种适用于DSMC方法网格位置属性判断的双向三维扫描方法。该方法包括：1、进行空间网格与飞行器表面网格交叉的扫描标示；对所有空间网格判断其与所有三角形网格的相交关系；2、对空间网格位置属性进行扫描，通过双向三维交叉扫描判断网格是在飞行器外部或飞行器内部。该方法中空间采用直角网格，追踪分子的效率非常高；表面采用非结构网格，可以对飞行器几何外形进行精细描述；两套网格相互独立，分别创建，表面网格直接嵌入到直角网格中，创建网格过程简单；同时，降低DSMC方法计算对流场网格的依赖程度。

摘要： 一种针对DSMC方法的BCP粒子定位实现方法及系统，通过在结构化网格上加上一层背景笛卡尔网格并分割结构化网格，然后根据粒子更新坐标和笛卡尔网格几何尺寸预定位到其所在的背景笛卡尔网格，然后通过网格转换关系精确定位得到粒子所在的结构化网格，本发明兼备结构化网格模拟复杂外形的能力以及笛卡尔网格快速定位的优点，在付出尽可能少的代价条件下(增加合适的背景笛卡尔网格)，使DSMC方法在模拟粒子迁移时，快速准确构建粒子与结构化网格的映射关系，实现针对非笛卡尔网格体系下DSMC计算过程中粒子快速定位。