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探索多尺度非平衡流动的输运机理:索辰流体仿真软件的应用与实践

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2024-07-11




稀稠空气与湍流中的非动平衡机流量问题


稀稠废气游动中,废气氧原子间的冲撞率较低,以至于了氧原子布置不均变量偏斜Maxwell-Boltzmann布置不均,而使表现形式出非均衡特质。湍流中,各式规格尺寸的涡流组成部分相护目的,能力在各种不同规格尺寸间表达并耗散,以至于了瞬态和局布非均衡后果。借助对许多后果的深入基层探索,我们都并能阐述非均衡游动的输运制度化,从根本上实现起宏观环境相护目的与宏观环境游动特质的关系。这相对领悟和推测复杂的游动活动,优化系统流体运动学运动学类别,优化航空航空航空器的设计的和能力兼备很重要作用。


为了考虑多尺度非平衡流动效应,北单手机版app 开发了一系列先进的流体求解器,涵盖多尺度跨流域仿真、高温气体热/化学非平衡流动模拟、稀薄气体仿真、格子Boltzmann方法(LBM)仿真和基于气体动理学格式(GKS)的瞬态空气动力学模拟。这些求解器特别适用于开展稀薄气体和湍流的多尺度非平衡流动现象研究,探索非平衡流动输运机制。


多尺寸跨支流模型制作


索辰的多尺度跨流域仿真采用了创新的Unified Gas-Kinetic Wave-Particle (UGKWP) 算法,能够自适应地解决连续-稀薄流动问题。支持连续区、滑移区、过渡区和自由分子流区域的统一流动模拟。并且计算网格尺寸无需小于分子平均自由程,只需解析流场宏观结构,从而降低计算复杂度,提高计算效率。




炎热的气体热/化学上非动态平衡传播模拟机


 在高速飞行条件下,气动加热导致的非平衡现象尤为显著。索辰的高温气体热/化学非平衡流动模拟通过支持双温度模型,分别求解平动-转动能量和振动能量守恒方程,能够更准确地模拟飞行器表面的热载荷,评估热防护系统设计。


前者,免费软件支持软件物理电学非平衡量三维模型,要模拟仿真致使非常高环境温度和负担引致的物理电学症状时延和营养成分不同,而使精确性预测分析空气的比热、黏度、传热性和幅射属性。



黏稠气态模型模拟


索辰稀薄气体仿真基于直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC),通过模拟微观粒子的运动和碰撞过程,解决高Knudsen数流动问题。这种方法适用于高空高超声速航天器再入、火星着陆、卫星在轨气动力等复杂情况。


自改变笛卡尔网格进行加密(AMR)枝术进几步加快了仿真虚拟仿真的精密度,以保证网格单元测试长宽比乘以氧分子式均值人身自由程,与此同时使用VHS/VSS氧分子式邂逅模板、可以松软和化工反响模板,才能仿真虚拟仿真单多个分和多多个分混和物的热稳定性、热非稳定性、化工反响和电离步骤。



方格Boltzmann形式(LBM)模型模拟


索辰高耐磨性横格Boltzmann解微分方程器构建了跨电商平台大型规模的化高精准度气固两相流逼真,具备特殊的的技术工艺优质。应用四阶耗散精准度的cumulant LBM办法,解微分方程器在均值稳明确性和精准度角度主要表现出彩。应用单套地理分布方程的结合转化数学模型大大增多硬盘运行,可使得在24GB显卡内存的GPU可以够展开一亿网格的算出。高速叠层级边缘图片图片加密解密网格添加的技术工艺在5秒内添加五100万网格并使用七层图片图片加密解密、近壁疆界层网格图片图片加密解密净宽随意调节。


求根器可以整体Linux和Windows运作整体,兼容CPU、GPU和国产系列DCU并行执行核算情况,可能在HPC服务器集群积极进取行跨组件和多GPU的大规模的化核算。还可以整体Smagorinsky和QR等LES亚方格撸点湍流建模 ,为多撸点非平横湍流高的精密度模拟网保证重要可以整体。


由于固体动理学各式(GKS)的瞬态大气动弹簧测力摸拟


在不断探索多大尺幅非稳定平衡点流chan不良现象时,气味动理学形式(Gas-kinetic scheme, GKS)提拱新一种更符合国家热学本质的计算结果模以结构。GKS是研究背景Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)沙盘模型,可从介观大尺幅正确形容流体热学趋势的外部经济特质。此方法步骤特备最适合瞬态流chan分折,要能捕杀流体热学趋势趋势学中的细碎变动,为了解和分折多大尺幅非稳定平衡点流chan行为举动提拱了强 的生产工具。


索辰由于GKS瞬态大油路分配器热学模似专用工具有着两种方式关键解微分方程器:技能逐步的笛卡尔网格解微分方程器和全速域非节构解微分方程器。此类解微分方程器运用了多样化的生物学实体模型、优秀的数字图像匹配和组选进行加工技能,以认知能力性多种的工作业务需求。笛卡尔网格解微分方程器进行Cut-cell高系统设备,也能认知能力性指定麻烦的的面上网格,不能自己深度清理立体几何的情节描写。它也能飞速出现房间网格,用动图图片自认知能力性AMR高系统设备,智能只能根据气流形态动图图片设定网格容重,以获取流场情节描写。这样高系统设备动态图片稳定平衡了来计算出开销与解微分方程可靠性强,精密度中间的的矛盾,适用性于进行加工髙速动图图片的传递场地。全速域非节构解微分方程器适用由于斜率减少系数的高房间可靠性强,精密度和高时光落实可靠性强,精密度的来计算出(三阶、四阶可靠性强,精密度),使其在进行加工非动态图片稳定平衡、髙速和麻烦的立体几何的先决条件下的多标准传递时屏幕上显示出强大的的耐热性。



通过索辰流体仿真软件的多尺度仿真求解能力,我们可以研究稀薄气体和湍流中的多尺度非平衡流动现象。这将增强我们对复杂非平衡流动形成机理的认识,进而为航空航天关键技术奠定坚实的理论基础。未来,随着计算技术和物理模型的不断进步,索辰将继续推动流体仿真技术的发展,为解决更加复杂的工程问题贡献力量。





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