开式空腔流动的蒙特卡罗直接模拟

蒙特卡罗直接模拟(Direct Simulation Monte-Carlo)方法是一种基于分子动力论的随机性数值模拟方法,它在各类稀薄气体流动模拟中得到了广泛应用.本文首先讨论了DSMC方法的基本原理,引用文献结果论述了DSMC方法与Boltzmann方程的内在一致性,采用DSMC方法从分子运动论层次对过渡区开式空腔流动进行精细模拟,再现空腔内旋涡的形成及发展过程,了解复杂流场的流场特性.模拟和分析了空腔的形状(展弦比)、壁温以及Knudsen数(稀薄性)等因素对空腔内流动和旋涡结构的影响.研究表明,空腔的展弦比、壁面温度以及流动Knudsen数等因素对空腔内旋涡的大小、形状、位置、个数都有极大的影响,应用DSMC方法可以真实再现稀薄条件下的开式空腔流动.