基于求积法的非平衡稠密气体流动格子 Boltzmann 模型
流体动力学
2023-01-25 v1 计算物理
摘要
当气体分子尺寸与平均分子间距离相当时，玻尔兹曼方程不再有效。Enskog 碰撞算符提供了更好的描述，它考虑了气体分子的有限尺寸。这一推广意味着非局域碰撞以及碰撞频率的增加，使其求解在计算上代价高昂。本文采用一种 Enskog 碰撞算符的近似，即简化 Enskog 碰撞算符，来发展一种针对非理想单原子稠密气体的基于求积法的格子 Boltzmann 模型。为实现普朗特数的精细调节，引入了 Shakhov 碰撞项。该动力学模型被证明能够处理稠密气体的非平衡流动问题，即声波与激波传播。结果系统与更精确但计算密集的求解 Enskog 方程的粒子法结果进行了比较。本文提出的模型在流体从小到中等稠密度（定义为分子直径与平均自由程之比）时表现出良好精度，且因计算时间上的高效性，适用于实际应用。
引用
@article{arxiv.2211.16933,
title = {Quadrature-based Lattice Boltzmann model for non-equilibrium dense gas flows},
author = {S. Busuioc},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.16933},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 8 figures