格子玻尔兹曼和气体动理学通量算法及其应用进展
作者:
作者单位:

1.新加坡国立大学机械工程系,新加坡 119260,新加坡;2.南京航空航天大学航空学院,南京 210016;3.南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工信部重点实验室,南京 210016;4.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京 210016

作者简介:

舒昌,男,教授,博士生导师,国际著名计算流体力学专家,曾获国家自然科学基金海外青年学者合作研究基金(杰青B),教育部“长江学者计划”讲座教授,南京航空航天大学 79 级校友。主要从事计算流体动力学数值离散方法、流动建模和流体力学应用等方面研究工作。出版专著 4 部,发表SCI学术论文 380 余篇,担任多个国际期刊主编和编委。

通讯作者:

杨鲤铭,男,教授,博士生导师,E-mail: lmyang@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(12202191);江苏省自然科学基金(BK20210273);南京航空航天大学前瞻布局科研专项资金资助;江苏高校优势学科建设工程(PAPD)。


Advances of Lattice Boltzmann and Gas Kinetic Flux Solvers and Their Applications
Author:
Affiliation:

1.Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore, Singapore 119260, Singapore;2.College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China;3.Key Laboratory of Unsteady Aerodynamics and Flow Control, Ministry of Industry and Information Technology, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China;4.State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China

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    摘要:

    采用守恒律方程求解流体流动问题时,单元界面通量的计算尤为关键,该过程也被称为通量重构。由于离散控制方程的物理量定义在解点上,如何利用解点上的值来计算单元界面的通量,是计算流体力学最为关心的问题之一。针对该问题的研究已发展了各式各样的计算格式,例如完全基于数学重构的差分近似、基于部分物理重构的黎曼通量求解器以及近年发展起来的基于完全物理重构的气体动理学格式、格子Boltzmann通量算法和气体动理学通量算法。本文首先对几种典型的通量重构算法进展进行回顾和分析;然后着重介绍格子玻尔兹曼通量算法和气体动理学通量算法的研究进展及其相关应用;最后就该类算法存在的挑战和可能的研究方向进行展望。

    Abstract:

    When the governing equations resultant from conservation laws are solved to simulate fluid flow problems, one of key issues is to evaluate numerical fluxes at the cell interface, which is also called flux reconstruction. Since the conservative variables of discrete governing equations are defined at the solution points, how to use the values at the solution points to calculate the flux at the cell interface is one of the most important and challenging issues in computational fluid dynamics (CFD). In order to resolve this problem, various numerical algorithms have been developed, such as finite difference schemes based on mathematical reconstruction, the Riemannian flux solver based on partial physical reconstruction, and the newly-developed gas kinetic scheme (GKS), lattice Boltzmann flux solver (LBFS), gas kinetic flux solver (GKFS) based on the fully physical reconstruction. In this paper, several typical flux reconstruction methods are reviewed and analyzed. In particular, the research progress of LBFS and GKFS and their applications are introduced. Finally, some challenges and possible research directions of LBFS and GKFS are addressed.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

舒昌,杨鲤铭,王岩,吴杰.格子玻尔兹曼和气体动理学通量算法及其应用进展[J].南京航空航天大学学报,2022,54(5):801-816

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  • 收稿日期:2022-08-30
  • 最后修改日期:2022-09-23
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  • 在线发布日期: 2022-10-05
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