基于固定单元粒子数的真空气动力学 DSMC 仿真计算效率提升方法
流体动力学
2024-07-03 v1
摘要
本研究针对使用直接模拟蒙特卡洛 (DSMC) 方法进行真空气动力学数值仿真中提升计算效率而不牺牲精度的挑战，提出了一种称为“固定单元粒子数 (FPPC)”的技术方案。该技术强制要求所有计算单元中模拟粒子数固定不变，从而消除了在仿真过程中实时调整粒子权重的需求，显著缩短了计算时间。我们采用 SPARTA 求解器，对微混合器中稀有气体流动和圆柱体周围稀有亚声速气流进行仿真，以验证所提技术方案。结果表明，应用 FPPC 技术后，计算成本有效降低，仿真结果与传统 DSMC 实现方式基本一致。此外，本文还考察了将局部网格细化与 FPPC 技术相结合的应用效果。结果显示，集成局部网格细化与 FPPC 技术后，可在梯度显著的区域准确预测流动行为。这些发现凸显了该技术方案在降低计算成本的同时，提高了复杂真空气动力学数值仿真精度和效率的有效性。
引用
@article{arxiv.2407.01589,
title = {Improving Computational Efficiency in DSMC Simulations of Vacuum Gas Dynamics with a Fixed Number of Particles per Cell},
author = {Moslem Sabouri and Ramin Zakeri and Amin Ebrahimi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.01589},
year = {2024}
}