加速多尺度稠密气体流动中Enskog方程的蒙特卡洛仿真
流体动力学
2025-09-26 v1 计算物理
摘要
提出一种通用的合成迭代方案，用于在蒙特卡洛框架中求解Enskog方程。该方法通过减少中间蒙特卡洛演化并保持渐近保持属性，实现快速收敛，使空间单元尺寸可以远大于近似连续流中的平均自由程。这种通过 mesoscopic-macroscopic 双向耦合实现：mesoscopic蒙特卡洛仿真提供高阶本构关系以闭合矩(合成)方程，而一旦macroscopic合成方程求解至稳态，即可指导仿真粒子在蒙特卡洛方法中的演化。通过一维正常冲击波和平面傅里叶热传递问题验证了所提出的通用合成迭代方案的准确性，而其快速收敛和渐近保持特性在力驱动的泊舒涅流、二维高超声速圆柱流和低速多孔介质流中得到证明，其中在近似连续流中仿真时间可缩短几个数量级。采用所提出的方法，对吸附层在多孔介质流中的作用进行了简要分析，模拟了页岩气提取。
引用
@article{arxiv.2509.20816,
title = {Accelerating the Monte Carlo simulation of the Enskog equation for multiscale dense gas flows},
author = {Bin Hu and Liyan Luo and Lei Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.20816},
year = {2025}
}