考虑转动与振动非平衡效应的双原子改进离散速度方法OA

改进离散速度方法(improved discrete velocity method,IDVM)是一种多尺度模拟方法,可用于模拟从连续流到自由分子流的全流域流动。相比于传统离散速度方法(DVM),IDVM在保持其格式简洁性的同时,显著提升了近连续流区的计算精度与效率。本文将全隐式迭代的IDVM推广至基于唯象论模型的Boltzmann方程,以实现考虑双原子分子转动、振动非平衡效应的跨流域流动模拟。在此基础上,将宏观控制方程的求解与Boltzmann模型方程的隐式离散相结合,在界面通量重构中引入碰撞效应,从而克服了传统DVM在连续流区计算效率低下的不足。通过对不同维度、马赫数下的跨流域问题进行测试,当前计算结果与同类数值方法及实验数据吻合良好。在连续和近连续流区,计算效率较传统半隐式DVM提升约一个数量级;引入振动自由度后,三维圆球绕流的阻力系数与实验值的相对误差由−1.19%改善至−0.67%。以上结果表明,该方法能够准确高效地模拟双原子分子非平衡流动问题。