含力项的不可压缩流体流动离散统一气体动理学格式
流体动力学
2014-11-25 v1
摘要
离散统一气体动理学格式（DUGKS）是一种对粒子速度空间进行离散化的有限体积格式，它结合了格子玻尔兹曼方程（LBE）方法和统一气体动理学格式（UGKS）方法的优点，如简化的通量评估方案、灵活的网格自适应以及渐近保持特性。然而，DUGKS 最初是为近不可压缩流体流动提出的，现有的可压缩效应在模拟不可压缩问题时可能导致严重误差。为了减小可压缩效应，本文通过修正麦克斯韦分布的近似，开发了一种用于不可压缩流体流动的含外力的新型 DUGKS 模型。同时，由于在许多应用中广泛使用的压力边界格式尚未针对 DUGKS 构建，因此引入了适用于速度和压力边界条件的非平衡外推（NEQ）格式。为了展示所提模型的潜力，进行了稳态和非稳态流动的数值模拟。结果表明，与原始 DUGKS 模型相比，所提模型能有效降低可压缩效应，且 NEQ 格式与本模型契合良好，二者均具有二阶精度。我们还将所提模型应用于模拟三维问题：立方体顶盖驱动流。从数据和拓扑角度展示了数值解与基准值的比较，并刻画了稳态立方体顶盖驱动流中特定区域内流体粒子的运动模式。
引用
@article{arxiv.1411.6121,
title = {Discrete unified gas kinetic scheme with force term for incompressible fluid flows},
author = {Chen Wu and Baochang Shi and Zhenhua Chai and Peng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.6121},
year = {2014}
}
备注
32 pages, 20 figures