并行建表化学加速算法研究及其在气相斜爆轰模拟中的应用

• 作者: 吴锦涛 吕一品 董刚 王帅 唐科
• 来源期刊: 气体物理
• 学科: 物理学
• 关键词: 并行建表化学加速算法 斜爆轰 详细化学反应机理 数值模拟 化学热力学状态
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 9-21
• 页数: 13页
• 分类号: O382+
• 语种: 中文
• DOI: 10.19527/j.cnki.2096⁃1642.0891

摘要

采用详细化学反应机理对气相斜爆轰问题开展数值计算时,由于组分之间的特征时间尺度相差很大,反应源项的直接积分(direct integration,DI)求解通常存在强烈的刚性及非线性现象,导致计算量很大.为了在不损失计算精度的基础上有效减少化学反应过程的计算时间,针对包含2H2+O2详细机理的二维斜爆轰并行计算,提出两类不同的并行策略并组成一系列并行建表化学加速算法,用以取代化学反应过程的刚性求解.结果表明,提出的所有算法均能满足二维斜爆轰计算的精度要求,并能提升反应源项的计算效率,计算结束时刻化学反应加速比最大可达3.71.通过爆轰波流场热力学状态分布规律进一步发现,并行策略的选取对计算效率的影响由状态空间内可重复区域占可达区域的比例决定.