面向任意温差多尺度传热的离散统一气体动理学格式
计算物理
2018-10-24 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
本文基于非灰声子输运模型，发展了一种有限体积离散统一气体动理学格式（DUGKS），用于求解具有任意温差的多尺度传热问题。在大温差下，声子玻尔兹曼输运方程（BTE）本质上是多尺度的，不仅在频率空间上，也在空间上。为了实现多尺度声子输运的高效耦合，本格式在单元界面分布函数重构时将声子散射与平流耦合在一起。采用牛顿法求解非线性散射项，以更新单元中心和界面处的温度。此外，单元中心的能量由宏观方程更新，而非取分布函数的矩，从而增强了数值守恒性。跨平面传热的数值结果表明，本格式能够在宽范围内准确描述任意温差下的多尺度传热现象。在扩散区，即使时间步长大于弛豫时间，本格式也能准确捕捉瞬态热输运过程。与小温差情况相比，随着温差增大，温度分布的变化表现截然不同，且在弹道区域内平均温度升高，而在扩散区则降低。
引用
@article{arxiv.1810.09638,
title = {Discrete unified gas kinetic scheme for multiscale heat transfer with arbitrary temperature difference},
author = {Chuang Zhang and Zhaoli Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.09638},
year = {2018}
}
备注
19 pages, 16 figures, 1 table, 47 references