在頁巖氣開發(fā)、燃料電池、微流控芯片等眾多能源、材料、化工和生物工程領域的研究中,基于Boltzmann方程的介觀方法以其清晰的物理背景、廣泛的適用流域和可觀的計算效率等特點受到了越來越多的關注。作為一種確定性介觀方法,離散統(tǒng)一動理學方法（DUGKS）不僅具有動理學格式（GKS）數(shù)值穩(wěn)定性好和計算網(wǎng)格形式靈活等性質,也結合了格子-Boltzmann方法（LBM）計算高效的優(yōu)勢。從連續(xù)到稀薄流域的流動,DUGKS方法都展示了良好的數(shù)值表現(xiàn)。并且,在跨尺度流動和非平衡傳熱等難題中,DUGKS方法也具有很大的發(fā)展?jié)摿�。隨著工程應用中對數(shù)值方法精確性和實時性要求的提升,發(fā)展高精度和高效率的DUGKS方法具有十分重要重要的意義。然而,Boltzmann方程中復雜的非線性碰撞項和稀薄流域中龐大的離散粒子速度數(shù)量都嚴重地制約著DUGKS方法在數(shù)值精度和計算效率方面的提升。同時,在有著廣泛應用的低速不可壓流動中,由于可壓縮效應的存在,DUGKS方法的準確性也受到了一定程度的影響。為了解決上述問題,本文開展了如下的研究工作:通過分析DUGKS方法在不可壓流動中存在的可壓縮效應,本文建立了一種更加準確的不可... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 計算流體力學的發(fā)展概況
    1.3 介觀方法的發(fā)展概況
    1.4 研究意義
    1.5 研究內(nèi)容和全文安排
2 不可壓條件下的DUGKS方法及其源項處理格式
    2.1 引言
    2.2 帶有源項的DUGKS方法
    2.3 不可壓流動的DUGKS方法
    2.4 帶有源項的不可壓DUGKS方法
    2.5 邊界處理格式
    2.6 數(shù)值驗證
    2.7 小結
3 高階精度的DUGKS方法
    3.1 引言
    3.2 三階精度的時間離散
    3.3 三階精度的空間離散
    3.4 三階DUGKS方法的計算步驟
    3.5 數(shù)值算例
    3.6 小結
4 基于ROM的DUGKS離散速度空間降階方法
    4.1 引言
    4.2 ROM方法
    4.3 DUGKS離散速度空間降階方法
    4.4 數(shù)值算例
    4.5 小結
5 基于DUGKS的三維方腔流數(shù)值研究
    5.1 引言
    5.2 三維DUGKS方法的離散粒子速度空間
    5.3 連續(xù)區(qū)域的三維頂蓋驅動方腔流
    5.4 深方腔中的三維頂蓋驅動方腔流
    5.5 三維微方腔中的頂蓋驅動流
    5.6 小結
6 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
致謝
參考文獻
附錄1 二階精度的DUGKS算法流程介紹
附錄2 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文
附錄3 攻讀博士學位期間參加的學術會議
附錄4 攻讀學位期間參與的科研項目及獲得的資助


【參考文獻】：
期刊論文
[1]離散空間直接建模的計算流體力學方法[J]. 徐昆,李啟兵,黎作武.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2014(05)
[2]The study of sound wave propagation in rarefied gases using unified gas-kinetic scheme[J]. Rui-Jie Wang Kun Xu Nano Science and Technology Program Hong Kong University of Science and Technology Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong, China Mathematics Department Hong Kong University of Science and Technology Clear Water Bay, Kowloon, Hong Kong, China.  Acta Mechanica Sinica. 2012(04)



本文編號：3194169