【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于流體力學(xué)領(lǐng)，具體涉及兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、兩相流動(dòng)問題廣泛存在于自然界和工程應(yīng)用中，特別是在能源開發(fā)與利用、碳捕集利用與封存等領(lǐng)域，其復(fù)雜的物理現(xiàn)象和基本規(guī)律對(duì)工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要影響。目前，常見的兩相流數(shù)值模擬方法多基于傳統(tǒng)的宏觀navier-stokes方程或者離散速度型的介觀方法lbm等。然而，這些方法在處理兩相界面的捕捉和復(fù)雜流場(chǎng)模擬時(shí)存在局限性，尤其是在相界面精確描述和模擬復(fù)雜多相流動(dòng)方面。氣體動(dòng)理學(xué)格式(gks)作為一種基于介觀boltzmann方程的有限體積格式數(shù)值方法，具備精度高、穩(wěn)定性好和網(wǎng)格靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已在可壓縮流動(dòng)的數(shù)值模擬中得到了廣泛應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的gks方法在處理密度場(chǎng)變化顯著的兩相流動(dòng)問題時(shí)，特別是在界面動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用方面，仍然存在不足，無法有效捕捉和描述復(fù)雜的相界面。這一局限性限制了gks方法在多相流動(dòng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，公開了一種兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，所述方法包括：
3、構(gòu)建相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程；
4、基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的相場(chǎng)界面通量
5、構(gòu)建流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程；
6、基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的流場(chǎng)界面通量，其中，所述流場(chǎng)界面通量可恢復(fù)至navier-stokes方程；
7、基于所述cahn-hilliard方程以及所述navier-stokes方程，通過耦合相場(chǎng)流場(chǎng)實(shí)現(xiàn)兩相流數(shù)值算法。
8、在一些實(shí)施例中，所述構(gòu)建相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程基于如下公式體現(xiàn)：
9、
10、式中，c為粒子分布函數(shù)g的速度，τg為弛豫時(shí)間，g為相場(chǎng)源項(xiàng)。
11、在一些實(shí)施例中，基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的相場(chǎng)界面通量，其中，所述相場(chǎng)界面通量恢復(fù)至cahn-hilliard相場(chǎng)方程包括：
12、獲取各階矩滿足第一條件的相場(chǎng)平衡分布函數(shù)和相場(chǎng)源項(xiàng)；
13、平衡態(tài)分布函數(shù)和源項(xiàng)的各階矩滿足如下條件；
14、
15、式中，η為弛豫時(shí)間調(diào)節(jié)系數(shù)，遷移率可表示為參數(shù)設(shè)為0，bα和c0為待確定的系數(shù)。首先，采用算子，得到所述相場(chǎng)平衡分布函數(shù)的表達(dá)式；
16、所述相場(chǎng)平衡分布函數(shù)基于chapman-enskog表示為：
17、
18、對(duì)所述相場(chǎng)平衡分布函數(shù)取零階矩，得到零階通量方程；
19、所述零階通量方程為：
20、
21、式中，f＝<cα,g>，f為相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的所述相場(chǎng)界面通量；
22、將所述相場(chǎng)平衡分布函數(shù)和所述相場(chǎng)源項(xiàng)的各階矩代入所述零階通量方程，得到一階相場(chǎng)通量；
23、所述一階相場(chǎng)通量為：
24、
25、對(duì)所述一階相場(chǎng)通量進(jìn)行chapman-enskog展開，將所述相場(chǎng)界面通量恢復(fù)至所述cahn-hilliard相場(chǎng)方程。
26、在一些實(shí)施例中，所述構(gòu)建流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程基于如下公式體現(xiàn)：
27、
28、式中，τf為松弛時(shí)間，s為流場(chǎng)源項(xiàng)，c為粒子分布函數(shù)f的速度，
29、feq＝ργ(u,u)為平衡態(tài)分布函數(shù)；
30、ρ為氣體的密度，ρ＝<f>；
31、γ(u,u)的表達(dá)式為：
32、
33、在一些實(shí)施例中，所述流場(chǎng)源項(xiàng)表示為：
34、所述基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的流場(chǎng)界面通量，其中，所述流場(chǎng)界面通量恢復(fù)至navier-stokes方程包括：
35、確定時(shí)的流場(chǎng)平衡態(tài)分布函數(shù)的矩以及流場(chǎng)源項(xiàng)的矩：
36、其中，所述流場(chǎng)平衡態(tài)分布函數(shù)的矩為：
37、
38、所述流場(chǎng)源項(xiàng)的矩為：
39、
40、基于chapman-enskog分析得到所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的零階矩和一階矩分別；
41、其中，所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的零階矩為：
42、
43、所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的一階矩為：
44、
45、定義新分布函數(shù)：
46、
47、其中，
48、基于所述新分布函數(shù)，確定所述boltzmann-bgk的表達(dá)式、所述流場(chǎng)平衡態(tài)分布函數(shù)的各階矩以及所述流場(chǎng)源項(xiàng)的各階矩，
49、所述boltzmann-bgk的表達(dá)式為：
50、
51、所述流場(chǎng)平衡態(tài)分布函數(shù)的各階矩為：
52、
53、所述流場(chǎng)源項(xiàng)的各階矩為：
54、
55、將所述流場(chǎng)平衡分布函數(shù)和所述流場(chǎng)源項(xiàng)的各階矩代入零階矩，得到一階流場(chǎng)通量；
56、將所述流場(chǎng)平衡分布函數(shù)和所述流場(chǎng)源項(xiàng)的各階矩代入一階矩，得到二階流場(chǎng)通量；
57、對(duì)所述一階流場(chǎng)通量以及所述二階流場(chǎng)通量進(jìn)行chapman-enskog展開，將所述流場(chǎng)界面通量還原為所述navier-stokes方程。
58、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，還公開了一種兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化裝置，所述裝置包括：
59、第一構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建相場(chǎng)求解的相場(chǎng)氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程；
60、第一分析模塊，用于基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的相場(chǎng)界面通量，其中，所述相場(chǎng)界面通量可恢復(fù)至cahn-hilliard方程；
61、第二構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程；
62、第二分析模塊，用于基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的流場(chǎng)界面通量，其中，所述流場(chǎng)界面通量可恢復(fù)至na本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種兩相流氣體動(dòng)理學(xué)格式算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述構(gòu)建相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)Boltzmann-BGK方程基于如下公式體現(xiàn)：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，基于Chapman-Enskog分析構(gòu)造所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的相場(chǎng)界面通量，其中，所述相場(chǎng)界面通量可恢復(fù)至Cahn-Hilliard相場(chǎng)方程包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述構(gòu)建流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)Boltzmann-BGK方程基于如下公式體現(xiàn)：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述流場(chǎng)源項(xiàng)表示為：
6.一種兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化裝置，其特征在于，所述裝置包括：
7.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器和至少一個(gè)處理器
8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，其特征在于，所述指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法的各個(gè)步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種兩相流氣體動(dòng)理學(xué)格式算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述構(gòu)建相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法包括含源項(xiàng)的連續(xù)boltzmann-bgk方程基于如下公式體現(xiàn)：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，基于chapman-enskog分析構(gòu)造所述相場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法的相場(chǎng)界面通量，其中，所述相場(chǎng)界面通量可恢復(fù)至cahn-hilliard相場(chǎng)方程包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流氣體動(dòng)理學(xué)算法優(yōu)化方法，其特征在于，所述構(gòu)建流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式算法，所述流場(chǎng)求解的氣體動(dòng)理學(xué)格式...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳灝，鐘豪，朱煉華，王瑞潔，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海索辰信息科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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