UGKWP方法中高速流动模拟的自适应准则与波粒分解修正
计算物理
2025-06-17 v1 流体动力学
摘要
得益于在离散空间中直接建模物理定律以及流体动力学波与粒子的自动分解，统一气体动力学波粒方法（UGKWP）在各种多尺度物理问题中展现出显著优势，如超声速流动、等离子体输运和辐射输运。本工作旨在实现高速流动模拟中更合适、更高效的波粒分解，并增强在剧烈尺度变化区域的性能。具体而言，除了UGKWP方法的时间依赖分布函数中自然考虑的时间维度外，我们还从空间和梯度两个视角引入两个额外准则来识别局部尺度，并减少粒子在描述近平衡微观气体分布函数时的计算消耗。此外，对应于统一气体动力学方案（UGKS）时间积分通量中的系数，我们修改了流体动力学波的演化，使其与粒子更加一致，这在单元间尺度剧烈变化时尤为必要。我们进行了多种测试用例来验证自适应UGKWP方法的性能，包括在多个入射Knudsen数下圆柱周围的超声速流动、细长空腔上的超声速流动、侧射对超声速流动的冲击以及具有圆柱支杆的70°钝头锥上的三维超声速流动。
引用
@article{arxiv.2506.12722,
title = {Adaptive criterion and modification of wave-particle decomposition in UGKWP method for high-speed flow simulation},
author = {Junzhe Cao and Yufeng Wei and Wenpei Long and Chengwen Zhong and Kun Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12722},
year = {2025}
}