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dsmc方法在大规模气固两相撞击流中的应用

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化工学报 2009年第8期60卷 1950-1958页

作者：杜敏郝英立刘向东东南大学能源与环境学院东南大学空间科学与技术研究院江苏南京210096

将直接模拟Monte Carlo(dsmc)方法应用于颗粒数目庞大的大规模气固两相撞击流的数值模拟研究,旨在解决基于拉格朗日法模型难以模拟含大量颗粒碰撞的多相流问题,建立了气固两相撞击流的数理模型。应用所建立模型计算分析了撞击流中的气... 详细信息

将直接模拟Monte Carlo(dsmc)方法应用于颗粒数目庞大的大规模气固两相撞击流的数值模拟研究,旨在解决基于拉格朗日法模型难以模拟含大量颗粒碰撞的多相流问题,建立了气固两相撞击流的数理模型。应用所建立模型计算分析了撞击流中的气相流动、颗粒运动、颗粒及颗粒碰撞位置分布;并对模型中考虑颗粒碰撞和不考虑颗粒碰撞时,计算获得的颗粒运动行为、停留时间以及对气相的影响等结果进行了对比分析。结果表明:经发展,dsmc方法能够有效地应用于大规模气固两相撞击流的数值研究;颗粒运动区域可分为颗粒碰撞区、颗粒射流区和颗粒发散区;颗粒碰撞主要发生在颗粒碰撞区内,使得颗粒在该区域富集,且明显缩短颗粒在撞击区的停留时间;在所研究的较小固气比条件下,颗粒的存在对气相流动的影响不显著。

关键词： dsmc方法撞击流气固两相流颗粒碰撞

dsmc方法模拟微尺度流动时的特征参数选取

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南京航空航天大学学报 2006年第5期38卷 557-561页

作者：冯萍黄国平梁德旺南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

利用dsmc算法对微尺度平板附面层流动进行了数值模拟研究，分析了算法中3个主要特征参数：采样循环数、单位网格粒子数和子网格数对模拟结果的影响。分析结果表明，当采样循环数增加到一定程度后，计算结果趋于一致，考虑到计算机时，... 详细信息

利用dsmc算法对微尺度平板附面层流动进行了数值模拟研究，分析了算法中3个主要特征参数：采样循环数、单位网格粒子数和子网格数对模拟结果的影响。分析结果表明，当采样循环数增加到一定程度后，计算结果趋于一致，考虑到计算机时，采样数取8左右为宜；单位网格粒子数过多或过少都会使计算机时增加，太少了还会影响计算精度，建议4～5个左右合适；子网格数对运算时间影响很大，分析认为每个网格内的子网格数为4时最为节约计算时间。最后通过微通道内流动计算进一步验证了本文参数选择方法的可行性。

关键词：微尺度流动 dsmc方法特征参数附面层微通道

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dsmc方法中的统计噪声分析

空气动力学学报 2013年第1期31卷 1-8页

作者：李志辉方明唐少强中国空气动力研究与发展中心超高速研究所四川绵阳621000 国家计算流体力学实验室北京100191 北京大学工学院北京100871

通过对基于颗粒输运随机统计模拟的dsmc方法模拟准则的分析研究,定义了该方法中统计量的噪声、相对统计涨落及置信度。引入概率论中的切比雪夫不等式,利用正态分布平衡流统计理论,推导出dsmc方法模拟流场宏观速度和温度的统计噪声理论公... 详细信息

通过对基于颗粒输运随机统计模拟的dsmc方法模拟准则的分析研究,定义了该方法中统计量的噪声、相对统计涨落及置信度。引入概率论中的切比雪夫不等式,利用正态分布平衡流统计理论,推导出dsmc方法模拟流场宏观速度和温度的统计噪声理论公式,并以过渡流区平面Couette剪切流和激波结构内流动为算例进行数值模拟验证与理论分析。结果表明,在一定的置信度下,选择适当的模拟参考值,dsmc统计量的噪声除与样本容量(模拟分子数及统计抽样次数)的平方根成反比例外,速度的相对统计涨落还与流场马赫数成反比,而温度的相对统计涨落与流场宏观参数无关。这为控制dsmc模拟结果的相对统计涨落提供了理论指导和计算依据。

关键词： dsmc方法统计噪声相对统计涨落 Couette流动激波结构

基于dsmc方法的涡轮分子泵跨流态抽气性能研究

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东北大学学报（自然科学版） 2020年第11期41卷 1623-1627,1632页

作者：李博马兆俊王晓冬巴德纯东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

基于直接模拟蒙特卡洛(dsmc)方法,可以计算获得涡轮分子泵叶列在不同稀薄气体流态下的抽气性能.通过改变涡轮叶列旋转速度、气体入口结构尺寸及被抽气体温度等参数,能够得到涡轮分子泵最大抽气效率和最大压缩比的变化情况.比较各参数在... 详细信息

基于直接模拟蒙特卡洛(dsmc)方法,可以计算获得涡轮分子泵叶列在不同稀薄气体流态下的抽气性能.通过改变涡轮叶列旋转速度、气体入口结构尺寸及被抽气体温度等参数,能够得到涡轮分子泵最大抽气效率和最大压缩比的变化情况.比较各参数在不同流态下对抽气性能的影响程度,并计算不同流态下涡轮叶列返流的变化.计算得出增大叶片速度在分子流态下对涡轮分子泵性能的提升最为明显,缩小气体入口面积可以提升涡轮分子泵压缩比等结论.从而为提升涡轮分子泵抽气性能提供了手段,拓展了涡轮分子泵的工作范围.

关键词：涡轮分子泵 dsmc方法跨流态抽气效率压缩比

解耦N-S/dsmc方法计算推力器真空羽流的边界条件研究

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推进技术 2014年第7期35卷 897-904页

作者：唐振宇贺碧蛟蔡国飙北京航空航天大学宇航学院北京100191

准确模拟羽流流场是合理评估空间推力器真空羽流效应的基础。因羽流流场同时包含连续和稀薄两种流动机理,通常采用解耦方式的Navier-Stokes(N-S)方程和直接模拟蒙特卡罗(dsmc)混合方法对其进行模拟。为保证解耦N-S/dsmc方法应用于羽流... 详细信息

准确模拟羽流流场是合理评估空间推力器真空羽流效应的基础。因羽流流场同时包含连续和稀薄两种流动机理,通常采用解耦方式的Navier-Stokes(N-S)方程和直接模拟蒙特卡罗(dsmc)混合方法对其进行模拟。为保证解耦N-S/dsmc方法应用于羽流计算时的准确性并尽量提高其计算效率,对计算中的dsmc入口和喷管壁面等边界条件设置问题开展了研究。通过与文献中低总压工况的羽流试验数据比较,确定了合理设置dsmc入口边界位置、壁面反射类型、壁温等边界条件的方法。针对将此方法应用于实际推力器工况计算时效率过低的问题,通过多种数值试验,表明从喷管出口处开始沿KnGL为0.05的等值线作为dsmc入口界面可同时保证仿真精度和较高的计算效率;并证明实际工况下壁温设置对羽流场仿真结果影响不大。

关键词：解耦N-S/dsmc方法推力器真空羽流边界条件 dsmc方法

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微喷管流动的dsmc方法模拟

国防科技大学学报 2004年第5期26卷 9-12页

作者：尹乐陈伟芳石于中国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用dsmc(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对... 详细信息

目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用dsmc(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对喷管流动和性能的影响。研究表明,喷管流量及尺寸对流动特性和微喷管性能存在不同程度的影响。

关键词：微喷管 dsmc方法航天器推进系统管流流动特性轴对称 Monte-Carlo 分子运动论对流

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二维凹槽过渡流的dsmc方法模拟

国防科技大学学报 2002年第4期24卷 20-24页

作者：吴雄陈伟芳石于中国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

采用dsmc (DirectSimulationMonte -Carlo)方法模拟二维凹槽过渡流动 ,给出了在不同Knudsen数、不同展弦比、不同壁温条件下凹槽流的速度和温度分布 ,并对dsmc方法在模拟全速度域流场时存在的局限性进行了讨论。

关键词：模拟 dsmc方法凹槽过渡流计算流体力学旋涡结构

LES-dsmc方法研究超细颗粒气固两相流动过程

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工程热物理学报 2006年第5期27卷 805-807页

作者：赵云华刘文铁沈志恒刘欢鹏陆慧林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

采用考虑颗粒脉动流动对气相湍流流动影响的大涡模拟(LES)研究气相湍流,采用直接模拟蒙特卡罗方法(dsmc)模拟颗粒间的碰撞。单颗粒运动满足牛顿第二定律,颗粒相和气相相间作用的双向耦合由牛顿第三定律确定,考虑超细颗粒间的van der Wa... 详细信息

采用考虑颗粒脉动流动对气相湍流流动影响的大涡模拟(LES)研究气相湍流,采用直接模拟蒙特卡罗方法(dsmc)模拟颗粒间的碰撞。单颗粒运动满足牛顿第二定律,颗粒相和气相相间作用的双向耦合由牛顿第三定律确定,考虑超细颗粒间的van der Waals作用力。数值模拟垂直管内超细颗粒气固两相流动,对颗粒相速度、浓度以及团聚物流动过程进行分析。

关键词： dsmc方法大涡模拟超细颗粒

采用dsmc方法对微槽流动统一滑移模型的讨论

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化学反应工程与工艺 2009年第3期25卷 260-265页

作者：龙建清陈冰冰郑三龙张玮浙江工业大学化工机械设计研究所浙江杭州310032 浙江工业大学制药工程省部共建教育部重点实验室浙江杭州310032

基于扰动分析理论，在等温假设条件下，由二维Navier-Stokes方程和统一滑移模型推导得到压力分布、速度分布和质量流率理论表达式。以氩气为介质，采用直接模拟Monte Carlo（dsmc）方法计算了出口克努森数（Kn。数）处于0．052～0．254... 详细信息

基于扰动分析理论，在等温假设条件下，由二维Navier-Stokes方程和统一滑移模型推导得到压力分布、速度分布和质量流率理论表达式。以氩气为介质，采用直接模拟Monte Carlo（dsmc）方法计算了出口克努森数（Kn。数）处于0．052～0．254的多个二维微槽流动，并将不同滑移模型的扰动分析解与dsmc结果进行了对比分析。结果表明，在模拟计算范围内，它们的压力分布基本一致；速度分布和质量流率均有一定差异，但在微槽道中心线附近流动高速部分仍十分接近。对于流动高速部分。当Kn。数为0．052时，一阶滑移模型更接近于dsmc；当Kn。数为0．073，0．101，0．15时，二阶模型更接近于dsmc；当Kn。数为0．197，0．254时，所有滑移模型的速度和质量流率均小于dsmc。相比较，二阶滑移边界模型Cercignani与dsmc结果有更好的一致性。

关键词：滑移模型微槽道流动扰动分析 dsmc方法