3d模拟在稀薄流动气体空间使用Open Foam太空舱外文文献翻译、中英文翻译、外文翻译.docxVIP

附录一： 3 d 模拟在稀薄流动气体空间使用 Open Foam 太空舱 高性能计算研究所,新加坡 航空航天工程与应用力学学院,同济大学,中国上海电子邮件：Shang \h z@, \h Shangzhi@, \h Schen_tju@ 2012 年 11 月 26 日收到,2012 年 12 月 28 日修改;2013 年 1 月 5 日接收。 摘要:Open Foam 是一个基于面向对象的（Object-Oriented）C++架构的开源计算 流体力学的类库,用于研究钝头体形状的空间太空舱返回。稀薄气体的克努森数为 0.03。流马赫数 4.35。对周围的速度场和温度分布进行了计算。本研究可以提供一些太空舱返回的有用信息。 关键词:出发,稀薄气体;乘员舱,再入;Open Foam 介绍 当钝头体太空舱返回到地球,将经过稀薄气体这一过程。大气稀薄气体在海拔高于海平面 80 公里之上。 正常情况下,克努森数方程(1)中定义的那样,是用来描述气体膨胀的程度。 Kn ? ? L 在那里气体分子的平均自由程,L 是流的特征维度。 稀薄气体可以分成几个不同的气流机制，根据其程度的稀疏划分。KN 大于 0.01 时,气体进而变到十分稀薄。当 KN 大于 10 ,自由摩尔发生自由分子流动[1,2]。流体流动,当连续流体近似满足(3 - 5)可以用来模拟流体 CFD 方法模拟性能。然而,当连续流体近似分解、剪切应力的本构方程描述的关系和传热与其他变量是能够站得住脚的。此外,线性传输质量、扩散、粘度和导热系数不同方程不再有效[1]。通常情况下,分子运动论的波尔兹曼方程是这种流动的控制方程[1]。流态的一个常见的例子,波尔兹曼方程将需要在飞行器上的操作气氛。等方法,分析解决方案,有限 Point Set 方法和玻耳兹曼 CFD 等[1],可以用来解决波尔兹曼方程。 然而,他们或复杂耗时。直接模拟蒙特卡罗(出发)方法,这是贝克作为解决波尔兹曼方程因此开发的数值方法。 在出发的基础上,首先由制定玻耳兹曼方程数求解。自 1961 年格雷姆鸟[6]介绍了直接模拟蒙特卡罗(出发)方法,该方法已被用于解决许多工程问题例如行星飞船再入(3、7、8)微尺度稀薄气体(4、5、9)。 在本文中,DSCM 用来在马赫数 4.35 超音速条件下钝头体形状的太空舱返回仿真。 直接模拟蒙特卡罗方法 直接模拟蒙特卡罗(出发)是一个物理模拟方法为了解决波尔兹曼方程。蒙特卡罗方法用于表示随机样本的分子碰撞和统计(3 ~ 9)。 在玻耳兹曼方程中,分子的数量 ND,将取决于系统的相空间,这是位置的函数r(X,Y,Z)坐标和速度,分别沿着 X,Y,Z 坐标替换。 通常数学选择波尔兹曼方程是非常的传统,在微观层面分析气体流。在经典力学中描述整个流可以在往下，位置、速度和内部状态的每个分子在一个特定的瞬间。它可以被描述为以下方程[6]。 其中 n 是定义数密度,f 是速度分布函数,c 是速度，f 碰撞速度分布函数。CI 和 FI 是速度和速度分布函数的另一个分子,Cr 是相对速度和 d 是科利的微分截面。从玻耳兹曼方程(3),可以看出解决波尔兹曼方程并不容易。右边的方程(3)是 一种需要解决的微积分和七个变量同时[6]。另一种碰撞模型和反碰撞条款(3、6) 是很困难的。 然而计算机科技的优势得到认识后,分子模型可以直接使用数值模拟(DNS) 直接从物理性质的气体出发，是一种有概率程序分析气体流动的方法[6]。 在统计分析的基础上,数密度的物理参数,被称为等效粒子数。定义为每单位体积样本空间中的粒子数量,介绍了气体粒子在样本空间通过单个粒子。在统计 分析的基础上,可以进行一个假设,在这个样本空间,最初的粒子随机分布。因此可以推断,波尔兹曼方程将只有一个粒子分布函数的因变量。剩下的任务是解决碰撞项。碰撞可以解决通过两个粒子之间的碰撞概率的基础上按产品分配的 Cr 和σ(3、6)。 由于概率的平均值应计算为每个细胞,细胞或网格必须用于执行出发的样本空间(3 ~ 9)。这就是为什么出现网格仿真领域的原因。 代码描述 本文使用的研究它是基于鸟的原始数据。解算器命名为 DSMC，发生在 Open Foam 执行直接模拟蒙特卡罗的时候[11][12]。 解算器可以处理稳定和瞬态模拟的 2 d 和 3 d 几何图形。变量硬球(VHS)碰撞模型和 Larsen Borg 内部能量再分配模型[7]是用来执行分子的碰撞过程。自由流流边界条件可以设置在进口和出口边界。分散性反射边界用于固体墙壁[10]。模拟开始时,DSMC 初始化首先被称为创建出发粒子的初始配置流区域。这个初始化可以作为并行预处理运行。它是非常有用的模拟颁布的任意几何图形。初始化后,DSMC Foam 出发解算器,是用来做卡尔- 计