多能级气体的谱 - 拉格朗日玻尔兹曼求解器
数值分析
2014-03-05 v1 计算物理
摘要
本文提出了一种用于多能级气体玻尔兹曼方程的谱 - 拉格朗日方法。内部能级被视为独立的组分，并考虑了导致内部能量激发和弛豫的非弹性碰撞。所开发的公式也可用于无内部能量的单原子气体混合物（仅发生弹性碰撞）的情况。谱 - 拉格朗日方法的优势在于其算法在评估弹性和非弹性碰撞算子时的通用性。计算过程基于部分弹性和非弹性碰撞算子的傅里叶变换，并利用这些算子在傅里叶空间中可写为加权卷积的事实，且对截面模型无限制。碰撞过程中的质量、动量和能量守恒通过求解约束优化问题来强制实施。获得了空间均匀和非空间均匀问题的数值解。将计算结果与直接模拟蒙特卡洛 (DSMC) 方法获得的结果进行了比较，以评估所提出的谱 - 拉格朗日方法的准确性。
引用
@article{arxiv.1305.5268,
title = {A Spectral-Lagrangian Boltzmann Solver for a Multi-Energy Level Gas},
author = {Alessandro Munafo and Jeffrey R. Haack and Irene M. Gamba and Thierry E. Magin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1305.5268},
year = {2014}
}