如何构建从动力学到流体区域一致的粗粒化输运模型
流体动力学
2021-03-15 v2 计算物理
摘要
本文中，我们研究如何构建从动力学到流体区域一致的粗粒化输运模型。气体粒子的内能通过态到态方法进行描述。一个动力学方程使我们能够研究非均匀气体混合物在相空间中的输运现象。内能激发采用二元碰撞算子建模，而气体化学过程依赖于反应碰撞算子。我们通过在对麦克斯韦反应区中玻尔兹曼方程作 Chapman-Enskog 微扰求解，获得渐近流体模型。给出了组分质量、混合物动量和能量的宏观守恒方程，以及输运性质的表达。在动力学层面上于粗粒化模型中表述了基元过程的可逆性关系，并在用于求解动力学方程的直接模拟蒙特卡洛方法的碰撞算法中予以强制满足。此外，遵循这些可逆性关系是推导适定且与热力学第二定律相容的流体模型的关键。使用均匀转振动碰撞粗粒化模型对氮气激波模拟，评估了动力学与流体模拟之间的一致性。动力学与流体模拟在宏观性质和两区域间的输运通量上均表现出一致性。
引用
@article{arxiv.2011.00567,
title = {How to build coarse-grain transport models consistent from the kinetic to fluid regimes},
author = {Erik Torres and Georgios Bellas-Chatzigeorgis and Thierry E. Magin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.00567},
year = {2021}
}
备注
Submitted to Physics of Fluids, 59 pages, 16 figures, minor changes to abstract and main text, major changes to introduction and conclusions, corrected typos, added references, updated affiliations