基于量子散射的气体输运现象建模
计算物理
2025-07-16 v1 流体动力学
摘要
在应用于稀薄气体输运现象的直接模拟蒙特卡洛（DSMC）方法中实现了量子原子间散射。与基于经典散射的传统DSMC方法相比，所提出的实现允许我们在从1 K起直到任何不发生电离的高温的整个温度范围内对气体流动建模。为说明这一新数值方法，在两个典型问题中考虑了两种氦同位素He和He，即两平面表面间的传热与平面Couette流。为解决这些问题，使用了氦的从头算势，但所提出的技术可与任何分子间势一起使用。这些问题在1 K到3000 K的温度范围以及稀薄化参数1和10的两个值下求解。前者对应于过渡区，后者描述温度跳跃与速度滑移区。在300 K及更高温度下，在0.1%的数值误差内未检测到量子效应的影响。然而，在该温度范围内量子方法比经典方法所需计算量更少。对于低于300 K的温度，量子效应的影响超出数值误差，并在1 K温度时达到67%。
引用
@article{arxiv.1805.08167,
title = {Modelling of transport phenomena in gases based on quantum scattering},
author = {Felix Sharipov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.08167},
year = {2025}
}