用于多组分气体流动的Navier-Stokes渐近保持直接模拟蒙特卡罗方法
流体动力学
2024-10-29 v1
摘要
本文介绍了一种用于模拟多组分气体流动的新型渐近保持蒙特卡罗（APMC）方法。该方法将传统APMC方法的碰撞算子分解为宏观和微观碰撞部分：宏观碰撞部分对应于一阶Chapman-Enskog（CE）展开，采用二阶格式求解；相反，微观碰撞部分代表高阶非平衡项的余项，按传统APMC方法计算。因此，这种新型APMC方法在流体极限下保持了Navier-Stokes渐近性和二阶精度，同时在动力学极限下保持了传统APMC方法的优势。因此，凭借在连续流和稀薄流区域中优异的分辨率和精度，它适用于跨越多个尺度的多组分气体流动。此外，由于直接基于DSMC碰撞求解器构建，这种新型APMC方法规避了对动力学模型进行建模和计算的复杂性。这一特性使其易于应用于具有复杂碰撞模型和超过两种组分的气体流动。最后，开发了一种与DSMC的耦合方案，以将这种新型APMC方法的适用性扩展到具有不同质量的多组分气体流动。
引用
@article{arxiv.2410.20322,
title = {A Navier-Stokes asymptotic preserving Direct Simulation Monte Carlo method for multi-species gas flows},
author = {Fei Fei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.20322},
year = {2024}
}
备注
submitted to Journal of Computational Physics on October 27th, 2024