可压缩流的极坐标格子玻尔兹曼建模
软凝聚态物质
2018-03-09 v4
摘要
我们提出了一种用于可压缩流的极坐标格子玻尔兹曼动力学模型。给出了一种从离散分布函数恢复连续分布函数的方法。在该模型中，提出了一种类似于但不同于算子分裂的混合方案。时间演化被解析计算，对流项通过修正的Warming-Beam (MWB)格式求解。在MWB格式中引入了一个合适的开关函数。当前模型不仅适用于亚声速流，也适用于超声速流。通过以下著名的基准测试进行了验证：(i) 旋转流，(ii) 稳定激波管问题，(iii) Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定性，以及(iv) Kelvin-Helmholtz不稳定性。作为一个原创应用，我们研究了两种特定情况下系统在三种界面（激波、稀疏波和物质界面）周围的非平衡特性。在其中一个情况下，物质界面初始受到扰动，从而产生RM不稳定性。研究发现，物质界面附近偏离热力学平衡的宏观效应与力学界面附近的效应显著不同。物质界面的初始扰动增强了分子运动在不同自由度上的耦合。激波附近偏离热力学平衡的幅度远高于稀疏波和物质界面附近。通过比较高阶矩的每个分量与其平衡值，我们可以定性地得出实际分布函数的主要行为。
引用
@article{arxiv.1302.7104,
title = {Polar coordinate lattice Boltzmann modeling of compressible flows},
author = {Chuandong Lin and Aiguo Xu and Guangcai Zhang and Yingjun Li and Sauro Succi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.7104},
year = {2018}
}