超越克努森数：评估气体流动中的热力学非平衡
流体动力学
2012-01-11 v1
摘要
一百五十多年来，针对热力学准平衡流动的 Navier-Stokes 方程一直是现代计算流体动力学的基石，支撑着新型流体技术的发展。然而，就局部流场中热力学非平衡水平而言，Navier-Stokes 模型的适用范围尚不明确，特别是在高超声速和低速微/纳流动中。在此，我们在玻尔兹曼统计框架下重新审视 Navier-Stokes 模型，并提出一种评估局部流场非平衡及其对应 Navier-Stokes 模型适用性的新方法且更为恰当。我们的理论分析和数值模拟证实了所提出的方法。通过分子动力学模拟，我们揭示了常用的克努森数，或克努森数与马赫数的参数组合，可能不足以准确评估流场偏离平衡的程度以及 Navier-Stokes 模型的适用性。
引用
@article{arxiv.1201.2005,
title = {Beyond the Knudsen number: assessing thermodynamic non-equilibrium in gas flows},
author = {Jianping Meng and Nishanth Dongari and Jason M. Reese and Yonghao Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.2005},
year = {2012}
}