动态电离等离子体的多尺度数值格式研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11772281
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0903.空气动力学
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:刘畅; 姬兴; 曹贵瑜;
- 关键词:
项目摘要
In this project, we are going to develop a multi-scale numerical method (UGKS-Plasma) for partially ionized plasma based on the unified gas kinetic scheme. The UGKS-Plasma is a direct modeling method on discrete space and time, based on the multi-component kinetic equations and Maxwell equations. The key is the construction of the multi-scale numerical flux, the modeling of collision term and the coupling between the flow field and the electromagnetic field. The UGKS-Plasma is capable of capturing the flow physics of plasma from the rarefied regime to the continuum regime and can be used to describe the quasi-neutral plasma in the highly magnetized limiting regime. With proper implementation of ionization model, the UGKS-Plasma can describe the partially ionized plasma. In the continuum regime, in order to increase computational efficiency, a high order GKS-Plasma with the Chapman-Enskog expansion for the distribution functions can be constructed based on the high order spacial reconstruction and multi-stage time evolution. In summary, we will develop efficient numerical methods for partially ionized plasma, which is able to capture the multi-scale flow physics and achieve high accuracy and efficiency in the continuum regime.
本项目基于统一气体动理学格式,发展一种适用于动态电离等离子体的高效多尺度数值格式(UGKS-Plasma)。该数值格式基于多组分气体动理学方程和麦克斯韦方程,在离散时空上进行直接数值建模。通过构造多尺度数值通量、设计恰当的碰撞模型以及构建流场与电磁场的恰当耦合,建立一种能够描述从稀薄到连续流域等离子体流场、且能够应用于近中性强磁化流域等离子体的数值格式。通过在模型中加入适当的电离模型,发展一种能够描述动态电离过程的多尺度数值格式。在连续流域内,基于高阶空间重构和多步时间演化,发展一种适用于描述连续流域内等离子体的高阶动理学格式(GKS-Plasma)。通过本项目的研究,发展一套能够描述全流域动态电离等离子体的高效数值方法,且在连续流域内能够高效高精度模拟等离子体流场,为天文、航天、可控核聚变中等离子体的研究提供科学支撑。
结项摘要
多尺度等离子体数值模拟在航天和核武器等工程领域有重要应用。本项目旨在发展多尺度等离子体数值方法。在本项目的研究周期内,项目组成员发展了适用于等离子体输运的多尺度数值方法UGKS-Plasma,方法能够模拟不同Knudsen数和Larmor尺度下的等离子体输运过程;针对等离子体输运的高维度特性,发展了高效的统一气体动理学波粒方法UGKWP-Plasma,有效降低等离子体输运高维度所带来的计算压力;针对连续流域的等离子体模拟,发展了时空耦合的高精度气体动理学格式,并应用于多组分气体动力学方程的模拟。
项目成果
期刊论文数量(45)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Three dimensional high-order gas-kinetic scheme for supersonic isotropic turbulence II: Coarse-graining analysis of compressible K-sgs budget
超音速各向同性湍流的三维高阶气体动力学方案 II:可压缩 K-sgs 预算的粗粒度分析
- DOI:10.1016/j.jcp.2021.110402
- 发表时间:2021
- 期刊:Journal of Computational Physics
- 影响因子:4.1
- 作者:Cao Guiyu;Pan Liang;Xu Kun
- 通讯作者:Xu Kun
Ray effect in rarefied flow simulation
稀薄流模拟中的射线效应
- DOI:10.1016/j.jcp.2020.109751
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Computational Physics
- 影响因子:4.1
- 作者:Yajun Zhu;Chengwen Zhong;Kun Xu
- 通讯作者:Kun Xu
Fifth order finite volume WENO in general orthogonally - curvilinear coordinates
一般正交曲线坐标下的五阶有限体积WENO
- DOI:10.1016/j.compfluid.2019.06.031
- 发表时间:2017-11
- 期刊:Computers & Fluids
- 影响因子:2.8
- 作者:Shadab Mohammad Afzal;Balsara Dinshaw;Shyy Wei;Xu Kun
- 通讯作者:Xu Kun
Comparison of the performance of high-order schemes based on the gas-kinetic and HLLC fluxes
基于气体动力学和 HLLC 通量的高阶方案的性能比较
- DOI:10.1016/j.jcp.2021.110706
- 发表时间:2020-09
- 期刊:Journal of Computational Physics
- 影响因子:4.1
- 作者:Xiaojian Yang;Xing Ji;Wei Shyy;Kun Xu
- 通讯作者:Kun Xu
A unified gas-kinetic scheme for continuum and rarefied flows VI: Dilute disperse gas-particle multiphase system
连续流和稀薄流的统一气体动力学方案 VI:稀分散气体-颗粒多相系统
- DOI:10.1016/j.jcp.2018.12.040
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Computational Physics
- 影响因子:4.1
- 作者:Liu Chang;Wang Zhao;Xu Kun
- 通讯作者:Xu Kun
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其他文献
高阶气体动理学格式在湍流数值模拟中的应用
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:空气动力学学报
- 影响因子:--
- 作者:曹贵瑜;潘亮;徐昆
- 通讯作者:徐昆
轻型标签交换式自组网路由协议仿真研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:计算机仿真
- 影响因子:--
- 作者:杨盘隆;徐昆
- 通讯作者:徐昆
新型冲击防护微凝胶的合成及应用性能研究
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:功能材料
- 影响因子:--
- 作者:周超;王博;徐昆;刘燕平;胡红;王丕新
- 通讯作者:王丕新
Thermally Induced Multimicellar Aggregates to Vesicle Transition for Dentritic Starch Ester
树枝状淀粉酯的热诱导多胶束聚集体到囊泡的转变
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:Chemistry - A European Journal
- 影响因子:--
- 作者:谭颖;徐昆;路璀阁;刘畅;王丕新
- 通讯作者:王丕新
温带草地蒸散发及波文比观测及比较:涡动相关及波文比系统
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:草地学报
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- 作者:李炜;张赐成;杨温馨;徐昆
- 通讯作者:徐昆
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