南京航空航天大学李若愚获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种用于双原子分子转动非平衡计算的改进离散速度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119885945B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411942183.9,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种用于双原子分子转动非平衡计算的改进离散速度方法是由李若愚;韩林昌;杨鲤铭;董昊设计研发完成,并于2024-12-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于双原子分子转动非平衡计算的改进离散速度方法在说明书摘要公布了:本发明申请公开一种用于双原子分子转动非平衡计算的改进离散速度方法,涉及稀薄气体动力学的数值模拟领域。所述方法包括:根据实际工况初始化流场,采用基于Rykov模型的Boltzmann方程作为控制方程,求解无碰撞Boltzmann方程得到单元界面分布函数,计算无碰撞Boltzmann方程局部解对应的宏观方程通量与考虑分子转动效应的Navier‑Stokes方程对应的宏观方程通量,根据气体的稀薄程度对两类通量加权计算得到宏观通量,求解宏观伴随方程以得到预估的宏观量和预估的平衡态分布函数,求解微观控制方程以更新分布函数,对分布函数积分以更新宏观量并判断收敛性。本发明在保持传统半隐式离散速度方法简洁性的基础上,能够实现对双原子分子气体的全流域非平衡流动流场的精准预测。
本发明授权一种用于双原子分子转动非平衡计算的改进离散速度方法在权利要求书中公布了:1.一种用于双原子分子转动非平衡计算的改进离散速度方法,其特征在于,采用了Boltzmann-Rykov方程作为控制方程并使用对应的平衡态分布函数,以考虑分子的转动,更好的模拟真实气体;将宏观方程通量分为无碰撞Boltzmann方程局部解对应的宏观方程通量和考虑分子转动效应的Navier-Stokes方程对应的宏观方程通量两部分计算,以考虑单元界面的碰撞效应,提高在连续流域和近连续流域的精度和效率;采用了无碰撞Boltzmann方程局部解,以得到单元界面分布函数;采用了考虑分子转动效应的Navier-Stokes方程,以得到其对应的宏观方程通量;通过对分布函数求积分矩的方式以更新宏观量,具体步骤如下: 1根据实际工况初始化流场,以获得初始的平衡态分布函数,并将其作为初始分布函数; 2计算分布函数fi n、宏观守恒量的空间导数; 3由无碰撞Boltzmann方程局部解,根据分布函数fi n及其空间导数计算单元界面分布函数 4根据单元界面分布函数计算无碰撞Boltzmann方程局部解对应的宏观方程通量 5计算考虑分子转动效应的Navier-Stokes方程对应的宏观方程通量 6求解宏观伴随方程,根据无碰撞Boltzmann方程局部解对应的宏观方程通量和考虑分子转动效应的Navier-Stokes方程对应的宏观方程通量计算得到预估的宏观守恒量并计算预估的平衡态分布函数 7求解Boltzmann-Rykov方程,根据预估的平衡态分布函数和单元界面分布函数更新分布函数fi n+1; 8更新宏观量,并判断收敛性,若不收敛则从第2步开始重复上述步骤,直至满足收敛条件,以得到流场的宏观量和分布函数; 所述Boltzmann-Rykov方程的表达式为: 式中,f表示分布函数,f*表示平衡态分布函数,ft和fr分别表示平动的平衡态分布函数和转动的平衡态分布函数,ξ表示粒子速度,Z表示转动碰撞数,即粒子弹性碰撞与非弹性碰撞的松弛速率之比,t表示时间,τ表示粒子碰撞时间。
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