基于粒子的椭球统计 Bhatnagar-Gross-Krook 方法中包含内自由度的多物种建模
流体动力学
2024-11-19 v2
摘要
开源粒子代码 PICLas 中椭球统计 Bhatnagar-Gross-Krook (ESBGK) 方法的实现被扩展用于多原子分子的多物种建模，包含具有多个振动自由度的内能。为此，结合了 Mathiaud、Mieussens、Pfeiffer 和 Brull 的模型。为确定气体混合物的输运系数，比较了 Wilke 混合规则与碰撞积分。该实现通过超声速库埃特流以及 70{\deg} 钝锥周围高超声速流的仿真测试用例进行了验证。将 ESBGK 方法的解与直接模拟蒙特卡洛 (DSMC) 方法进行比较以评估精度，总体上取得了良好的一致性。一般而言，应优先采用碰撞积分来确定输运系数，因为使用 Wilke 混合规则的结果尤其在大质量比情况下表现出较大偏差。考虑到方法的计算效率，使用 ESBGK 模型可大幅减少计算时间。
引用
@article{arxiv.2308.05584,
title = {Multi-species modeling in the particle-based ellipsoidal statistical Bhatnagar-Gross-Krook method including internal degrees of freedom},
author = {Franziska Hild and Marcel Pfeiffer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.05584},
year = {2024}
}