Текущий выпуск Номер 5, 2024 Том 16

Все выпуски

[ Switch to English ]

Расчет структуры ударной волны в газовой смеси на основе уравнения Больцмана с контролем точности

Ситников С.С., Черемисин Ф.Г.
 pdf (433K)

В работе проведено исследование структуры ударной волны в бинарной газовой смеси на основе прямого решения кинетического уравнения Больцмана. Для вычисления интеграла столкновений в кинетическом уравнении используется консервативный проекционный метод. Детально описаны применяемые расчетные формулы и методика вычислений. В качестве потенциала взаимодействия молекул используется модель твердых сфер. Численное моделирование проводится с использованием разработанной программно-моделирующей среды, которая позволяет исследовать стационарные и нестационарные течения газовых смесей в различных режимах и для произвольной геометрии задачи. Моделирование выполняется на системе кластерной архитектуры. За счет использования технологий распараллеливания кода достигается значительное ускорение вычислений. С фиксированной точностью, контролируемой параметрами моделирования, получены распределения макроскопических величин компонентов смеси по фронту ударной волны. Расчеты выполнены для различных соотношений молекулярных масс и чисел Маха. Достигнута общая точность моделирования не менее 1% по локальным значениям концентрации и температуры и 3% по ширине фронта ударной волны. Проведено сравнение полученных результатов с существующими расчетными данными. Представленные в данной работе результаты имеют теоретическое значение, а также могут служить в качестве тестового расчета, поскольку они получены с использованием точного уравнения Больцмана.

Ключевые слова: динамика разреженных газов, бинарные газовые смеси, кинетическое уравнение Больцмана, проекционный метод, численное моделирование, структура ударной волны
Цитата: Ситников С.С., Черемисин Ф.Г. Расчет структуры ударной волны в газовой смеси на основе уравнения Больцмана с контролем точности // Компьютерные исследования и моделирование, 2024, т. 16, № 5, с. 1107-1123
Citation in English: Sitnikov S.S., Tcheremissine F.G. Computation of a shock wave structure in a gas mixture based on the Boltzmann equation with accuracy control // Computer Research and Modeling, 2024, vol. 16, no. 5, pp. 1107-1123
DOI: 10.20537/2076-7633-2024-16-5-1107-1123
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3520/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Copyright © 2009–2024 Институт компьютерных исследований