气体运动论统一算法在跨流域转动非平衡效应模拟应用研究

摘要

为了研究气体分子转动非平衡效应对稀薄过渡流区气体流动的影响,在研究基于Boltzmann模型方程求解稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气体运动论统一算法原理与计算规则基础上,从计及转动自由度松弛变化特性的Rykov模型出发,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,在气体分子速度分布函数演化更新求解中考虑转动自由度的影响,把气体分子转动能作为分布函数的自变量,研究发展考虑转动非平衡影响的Boltzmann模型方程数值求解方法.通过对二维钝头体外形从自由分子流到连续流跨流域绕流流场转动非平衡效应模拟研究，验证了统一算法对全局克努森数0.0001≤Kn≤10跨流域气体流动问题模拟计算的一致适用性。通过对比分析绕流流场平动温度与转动温度分布，证实来流Kn数越高，流动非平衡效应越明显。