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燃烧系统的离散Boltzmann建模与模拟研究进展
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O373[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室,北京100088, [2]北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室,北京100871, [3]理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所),北京100190, [4]爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学),北京100081
  • 相关基金:计算物理重点实验室基金; 国家自然科学基金(批准号:11475028,11202003); 理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所)开放课题(批准号:Y4KF151CJ1); 爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学)开放课题(批准号:KFJJ14-1M)资助的课题;感谢李华教授、琚诒光教授、陈正教授、王健平教授、蓝可教授、罗开红教授、张鹏教授、王成教授、张永豪教授、秦荣山教授、林传栋、赖惠林、甘延标、闫铂、张玉东等的建议、讨论和各类帮助!
中文摘要:

燃烧系统的诸多模拟依托于流体建模,离散Boltzmann方法(discrete Boltzmann method,DBM)是近年来发展起来的一种新的流体介观建模方法.本文简要评述DBM发展的两个方向——Navier-Stokes等偏微分方程的数值逼近解法和复杂系统的微介观动理学建模.主要介绍在燃烧系统模拟方面DBM已有的工作、新近的思路、与传统流体建模的异同以及近期的研究成果.本文重点传递的信息为:作为复杂系统微介观动理学建模出现的DBM在模拟过程中同时给出"流动"及其相伴随的、关系最密切的那部分"热动"非平衡效应;它为燃烧等复杂系统中各类非平衡行为的描述、非平衡信息的提取、非平衡程度的度量提供了一种简洁、有效的方法;它所提供的热动非平衡测量量有两类:一类是直接比较分布函数和平衡态分布函数的动理学矩关系得到的,一类是来自于Chapman-Enskog多尺度分析给出的热传导和黏性项.基于第二类DBM,可以实现(燃烧等)一大类复杂流体系统的多尺度物理建模.

英文摘要:

Detonation is a kind of self-propagating supersonic combustion where the chemical reaction is rapid and violent under an extreme condition.The leading part of a detonation front is pre-shocked by a strong shock wave propagating into the explosive and triggering chemical reaction.The combustion system can be regarded as a kind of chemical reactive flow system.Therefore,the fluid modeling plays an important role in the studies on combustion and detonation phenomena.The discrete Boltzmann method(DBM) is a kind of new fluid modeling having quickly developed in recent thirty years.In this paper we review the progress of discrete Boltzmann modeling and simulation of combustion phenomena.Roughly speaking,the discrete Boltzmann models can be further classified into two categories.In the first category the DBM is regarded as a kind of new scheme to numerically solve partial differential equations,such as the Navier-Stokes equations,etc.In the second category the DBM works as a kind of novel mesoscopic and coarse-grained kinetic model for complex fluids.The second kind of DBM aims to probe the trans- and supercritical fluid behaviors or to study simultaneously the hydrodynamic non-equilibrium(HNE) and thermodynamic non-equilibrium(TNE) behaviors.It has brought significant new physical insights into the systems and promoted the development of new methods in the fields.For example,new observations on fine structures of shock and detonation waves have been obtained;The intensity of TNE has been used as a physical criterion to discriminate the two stages,spinodal decomposition and domain growth,in phase separation;Based on the feature of TNE,some new front-tracking schemes have been designed.Since the goals are different,the criteria used to formulate the two kinds of models are significantly different,even though there may be considerable overlaps between them.Correspondingly,works in discrete Boltzmann modeling and simulation of combustion systems can also be classified into two categories in terms of the two kin

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876