跨流域高超声速绕流Boltzmann模型方程并行算法

• 作者: 吴俊林 李志辉 蒋新宇 马强
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 高超声速飞行器 跨流域 气动热力学 Boltzmann模型方程 离散速度坐标法 统一算法 并行计算
• 年，卷（期）: 2015,（1）
• 所属期刊栏目: 实验与数值模拟
• 页码范围: 201-212
• 页数: 12页
• 分类号: V411.3
• 字数: 9503字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7527/S1000-6893.2014.0219

摘要

通过对Boltzmann方程碰撞积分进行模型化处理,提出了统一描述各流域复杂高超声速流动输运现象的气体分子速度分布函数控制方程,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造出直接求解分子速度分布函数的气体动理论耦合迭代数值格式,研制了复杂飞行器高超声速绕流气动热力学计算模型.基于对气体动理论数值计算方法内在并行性、变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性的分析研究,使用区域分解并行化方法提出了新型的气体动理论数值算法并行方案;研究了数据的并行分布与并行执行特征,开展了大规模的并行化程序设计,构造了可稳定运行于成千上万CPU的高性能并行算法,用以模拟各流域复杂飞行器的高超声速绕流问题.以稀薄流到连续流环境下不同Knudsen数、不同马赫数的可重复使用类球锥卫星体及翼身组合复杂飞行器等气动力、热绕流问题为研究对象展开大规模并行计算,并进行算法验证,所得计算结果与理论分析、直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)的模拟值及有关实验数据吻合较好,揭示了飞行器跨流域高超声速下的复杂流动机理与变化规律,提供了一条能够可靠模拟高超声速飞行器跨流域气动力及热问题的统一的算法应用研究途径.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李志辉	中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所	42	120	7.0	9.0
5	马强	中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所	10	146	6.0	10.0
7	吴俊林	中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所	17	40	3.0	5.0
8	蒋新宇	中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所	10	21	3.0	4.0