适用于全流域非平衡流动的统一波-粒子方法研究进展

作     者：刘沙 徐昆 钟诚文 Sha Liu;Kun Xu;Chengwen Zhong

作者机构：Institute of Extreme MechanicsNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China National Key Laboratory of Science and Technology on Aerodynamic Design and ResearchNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China Department of MathematicsHong Kong University of Science and TechnologyHong KongChina Shenzhen Research InstituteHong Kong University of Science and TechnologyShenzhen 518057China 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2022年第38卷第6期

页      面：1-25,I0001页

核心收录：

学科分类：07[理学] 080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 070102[理学-计算数学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.12172301,11902266,12072283,and 11902264) the 111 Project of China(Grant No.B17037) 

主　　题：Direct modeling Multiple flow regimes Multiple scales Hypersonic flow Transitional flow Complex science 

摘      要：在近空间飞行器、超低轨道航天器和微机电系统(MEMS)等大量工程应用中,对从连续流到自由分子流的跨流域流动实现精确预测在相关气动设计中具有重要价值.跨流域流动的本质是一个由不同尺度和机理组成的复杂科学系统,因此对跨流域流动的建模和数值预测在理论和实践层面都具有很大的挑战性.此外,单一流场中的跨流域流动将使问题变得极其复杂.然而,这种典型的流场在高超声速流动应用中却十分常见,因此,尽快发展并完善跨流域空气动力学具有至关重要的意义.另一方面,建设高焓低密度风洞和进行高空飞行试验在现阶段也非常具有挑战性.因此,对跨流域流动及相关复杂系统的研究在世界范围内遇到了瓶颈.本文回顾了近十年来由我国科研人员主导在跨流域流动计算方法领域取得的突破,这些方法可以作为研究跨流域多尺度流动机理的数值实验工具,并同时为气动设计和热防护工作提供数据.本文重点介绍了近年来建立的统一波-粒子方法的研究进展,此方法被证明对极端高速的跨流域多尺度流动准确且高效.