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计算流体力学的直接建模和从稀薄到连续流统一算法的构造

内容:所有的流体动力学方程都有其固有的模型尺度,比如 Boltzmann方程的平均自由程,Navier-Stokes方程的流体动力学尺度等。传统的计算流体力学(CFD)实际上是一种求解相应PDEs 的直接离散方法。虽然实际求解中网格尺度有限,但它的目标是随着网格尺度和时间步长趋于零时,能够逼近相应方程(组)的精确解。基于该思想,最理想的结果莫过于获得相应方程的精确解。但是,在真实的物理情形中,原始方程还受限于其本身的模型尺度。正是由于该模型分辨率(模型尺度)的限制,我们无法真正的求得这些方程的精确解,而网格尺度和时间步长带来的似乎仅仅是一些数值误差。
在离散尺度为模型分辨率的离散空间中,CFD的目标是在该网格尺度和时间步长下能够直接模拟流体行为。随着网格尺度和局部平均自由程之比的变化,一个直接建模模型应当能够捕捉到从气体动理学尺度的粒子碰撞与输运到流体力学尺度的波的传播这些不同尺度下的物理流体特征。一致气体动理学格式(UGKS)就是基于该直接建模原理构造的。由于考虑了网格尺度和物理模型之间的匹配,该直接建模得到的CFD 模型将能够做到从气体动理学到流体力学尺度这些不同尺度上物理模型的连续过渡。
   主讲人:徐昆
   时间:2014-04-18 15:00:00
   地点:北京大学理科一号楼1114(数学所活动)

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