二维凹槽过渡流的DSMC方法模拟

解 、Ｌ Ａ模 型数 值 解 、 Ｌ Ｍ 模 型数 值 解 及 Ｂ １ Ｇ Ｂ ＧＫ模 型 数 值 解 等 【４。 文 献 ［ ］应 用 预 处 理 后 的 ３Ｊ ， １ 二维 可 压 Ｎ—Ｓ方程 数值 模 拟 了低 速 情况 下 不 同 马赫 数 、不 同雷 诺数 的二 维驱 动 凹槽 流 动 。 文献 ［ ］ ３
利用 Ｂ ＧＫ模 型 比较 全 面 地模 拟 了 凹槽 粘性 流 的宏 观行 为及 旋 涡 的形 成 过 程 。上 述 数 值 解 都 是 从 流 体 的宏 观运 动 角度 出发对 连续 区的 凹槽 流 动进 行 求 解 ，还 没有 见 到相 关 的过 渡 区凹槽 流 的数 值 解 。另 一
方 面 ，文 献 ［ ］ ４ ３ 、［ ］所采 用 的 Ｂ ＧＫ模 型 方 程 虽 然 在 过 渡 领 域 被 广 泛 应 用 ，然 而 从 模 型本 质来 看 ，
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ＤＳ Ｃ ｍｅ ｈ ； ｇ ｏ ｖ ； ｔａ ｓｔ ｎ ｌｆ ｗ Ｍ ｔｏ ｄ ｒ ｅ ｒ ｎ ｉｉ ａ ｏ ｏ ｌ
凹槽 流是 计 算 流 体 力 学 的 典 型 算 例 ，它 没 有 解 析 解 ，但 是 已存 在 多 种 数 值 解 。譬 如 有 限 差 分
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 Ｄ ＭＣ方 法 在 模 拟 全 速 度 域 流 场 时 存 在 的 局 限 性 进 行 了 Ｓ
讨 论。
关 键 词 ：Ｄ ＭＣ方 法 ； 凹槽 ；过 渡 流 Ｓ
中图分类号 ：Ｖ Ｉ ． ２ Ｉ３
ｉ ｔ ｅ ｍ ｒ ｈ ｗｎ ａ ｉ ｅ ｅ ｔＫｎ ｄ ｅ ｕ ｎ ｅ ￥ ｄｆｅ ｅ ｔｓ ａ － ｈ ｒ ａ ｉｓａ ｄ ｄ ｆｅ ｅ ｔｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｌ．Ｔｈ ｍｉａｉ ｎ ｏ ｓ ｈ ｒ ａ ｅ ｓ ｏ ｔ ｆ ｒ ｎ ｕ ｓ ｎ ｎ ｌ ｂ ｌ 、 ｉ ｒ ｎ ｐ ｎ ｃ ｏ ｄ ｒ ｔ ｎ ｉｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｗａ ｏ ｄ ｆ ｉ ｏ １ ｅｌ ｔｔ ｆ ｉ ｏ ｔ ｅ ＤＳ ｈ ＭＣ ｍｅ ｈ ｎ ｓｍｕ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ａｌ ｅｏ ｉｖ ｆ ｗ ｆ ｌ ｌｏ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ． ｔ ｏ ｉ ｉ ｌｔｎ ｈ ｌ ｖ ｌｃ ｔ ｏ ｅ ｄ ｉ ａｓ ｉｃ ｓｅ ｄ － ｌ ｉ Ｓ
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国 第２ ４卷 第 ４期
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防
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科
技
大
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学
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学
报
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ４２ ０ １２ ． ０ ２
ＵＮＩ ＶＥＲ ＴＹ ＯＦ ＳＩ ＯＵ ＡＬ Ｏ Ａ Ｏ Ｊ ＲＮ Ｆ Ｎ ＴＩ ＮＡＬ
—
Ｄ Ｆ ＮＳ Ｅ ＨＮ Ｏ Ｅ Ｅ Ｅ Ｔ Ｃ ＯＬ ＧＹ
文章编号 ：１０ —２ ８ （ ０ ２ ０ ０ １ ４ ６ ２ ０ ）４—０ ２ ０ ０一Ｏ ５
二 维 凹槽 过 渡 流 的 Ｄ ＭＣ方 法模 拟 。 Ｓ
吴雄 ，陈伟芳 ， 于 中 石
（ 国防科技大 学航天与 材料工程 学院 ，湖南 长沙 摘 ４ ０７ ） １０ ３
要 ：采用 Ｄ ＭＣ （ ｉ ｃ ｉ ｕａｉｎＭｏ ｔ —Ｃ ｒ ）方法模 拟二 维 凹槽过 渡 流动 ，给 出 了在 不 同 Ｋ ｕ ｓｎ数 、 Ｓ Ｄ ｒ ｔ ｍ ｌ ｏ ｎｅ ａ ｏ ｅ Ｓ ｔ ｌ ｎ ｄｅ
Ｂ ＧＫ模 型 方 程在 一定 程 度上 简 化 了 Ｂ ｌ ｍａ ｎ方 程 中的 碰撞 积 分项 ，用 一 个 近 似 项 代替 了有 坚 定 物 ｏｔ ｎ ｚ
理 基 础 的准 确项 ，这 种 随 意性将 导 致 方 法本 身 的不 确 定性 。最近 的研 究 表 明 ，在模 拟 壁 温 突升 引起 的 流 动 和 Ｒ ｙｅｇ ａ ｌ ｈ问题 等远 离平 衡 的 流动 时 ，Ｂ ｉ ＧＫ 方 程是 不 准确 的【０ ６ Ｊ 。本 文 应 用 Ｄ ＭＣ方 法 从 分 子 Ｓ
文献标识码 ：Ａ
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｉｉ ｎａ ｏ ｉ Ｄ ｏ ｖ ｙ ＤＳ Ｃ ｅ ｈｏ ｉ ｌ ｔｏ ｆＴｒ ｎｓ ｔｏ ｌ Ｆｌ ｗ ｎ ａ ２ Ｇｒ ｏ ｅ ｂ Ｍ Ｍ ｔ ｄ
Ｗ Ｕ Ｘｉ ｎ ， ＣＨＥＮ Ｗ ｅ ｆｎ ， Ｓ － ｈ ｎ ｏｇ ｉ ａｇ － ＨＩ Ｙｕ ｚ ｏ ｇ
运 动论 层 次对 凹槽 过 渡流 中的旋 涡结 构 进 行 了精 细 模 拟 ，并 对 Ｄ ＭＣ方 法在 模 拟 全 速 度 域 流 场 时存 Ｓ
在 的局 限性 进 行 了讨论 。
１ Ｄ ＭＣ方 法 Ｓ
Ｄ ＭＣ方法 来 源于 分 子动力 学 方 法 。分 子 动力 学 方 法 的基 本 思 想 是 用 大量 的模 拟 分 子 的 运 动 代 Ｓ 替 真实 流体 运 动 ，且认 为 当两 个 运 动分 子 问 的距 离 小 于一定 值 时将 发 生碰撞 ，碰撞 后 分 子运 动 速度 按 经典 力 学 的规律 计算 得 到 。除 了初始 建 立模 拟 分 子 的速 度 分 布 和空 间分 布 采 用 了随 机 抽 样 技 术 之 外 ，
Ａｂ Ｉ ｓ ：Ｔｈ ｒ ｎ ｉ ｏ ａ ｕｄ ｆ ｗ ｉ ＷＯ ｄ ｍｅ ｓ ｎ ｇ ｏ ｖ Ｓ ｓｍｕ ａ ｅ ｙ ＤＳＭＣ ｍｅ ｈ ｄ．Ｔｈ ｅｏ ｉ ｅ ｔ ｒａ ｄ ｅ ｔａ ｓ ｉ ｎ ｌ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ － ｉ ｎ ｉ ｒ ｏ ｅ ｉ ｉ ｌ ｔｄ ｂ ｔ ｌ ｆ ｌ ｏ ｔｏ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｖ ｃ ｏ ｎ ｙ
（ ｏ ｅｅｏ ｅｏｐｃ ｎ ｔｒ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｃ Ｒｇ ｆＡ ｒｓａｅ ｄＭａｅ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ，ＮａｉｎｌＵ ｉ． ｆＤ ｆｎｅＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｈｎ ｓａ４ ０ ７ Ｃｈｎ ） ａ ｉ ｎ ｎ ｔ ａ ｎｖ ｏ ｅ ｓ ｅｈ ｏｏ ，Ｃ ａｇｈ １０ ３， ｉａ ｏ ｅ ｇ