一种用于低速稀薄气体流动的基于代理建模的DSMC-CFD耦合方法
流体动力学
2023-11-27 v1
摘要
提出了一种新的微观-宏观-代理（MMS）混合方法，将直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法与计算流体动力学（CFD）耦合以模拟低速稀薄气体流动。所提出的MMS方法采用代理建模替代DSMC数据与CFD的直接耦合，解决了CFD在精确模拟稀薄气体流动方面的局限性、DSMC对于低速和多尺度流动的计算成本以及传统直接耦合方法中噪声的缺陷。这些代理模型使用贝叶斯推断在DSMC数据上训练，为CFD模拟提供无噪声且精确的修正，使其能捕捉非连续介质物理。MMS混合方法通过模拟典型平行板系统中低速、力驱动的稀薄气体流动得到验证，并与DSMC基准结果高度吻合。还给出了与典型区域分解DSMC-CFD混合方法的比较，以展示所提方法在避免噪声方面的优势。该方法还固有地捕捉了由微观模型波动引起的不确定性，从而能够量化预测中与噪声相关的不确定性。所提出的MMS方法展示了在CFD不准确且DSMC过于昂贵的情形下实现多尺度模拟的潜力。
引用
@article{arxiv.2311.14140,
title = {A DSMC-CFD coupling method using surrogate modelling for low-speed rarefied gas flows},
author = {Giorgos Tatsios and Arun K. Chinnappan and Arshad Kamal and Nikolaos Vasileiadis and Stephanie Y. Docherty and Craig White and Livio Gibelli and Matthew K. Borg and James R. Kermode and Duncan A. Lockerby},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.14140},
year = {2023}
}