使用粘性可压缩模型的隐式-显式有限差分格子玻尔兹曼方法研究谐振器中气体振动模式

"本文是王勇、何雅玲等人发表的‘隐式-显式有限差分格子Boltzmann方法用于研究谐振器中气体振荡模式的研究’，属于首发论文，主要探讨了在研究谐振器内气体振荡模式时，传统计算流体动力学和标准格子Boltzmann方法所面临的挑战，并提出了一种新的解决方案。" 文章介绍了在研究谐振器中的气体振荡模式时，传统的计算流体动力学(CFD)和标准格子Boltzmann方法遇到的困难。这些困难主要源于对流动的可压缩性以及非线性冲击波效应的处理。作者们鉴于近期在格子Boltzmann方法领域的进展，提出了一种新的方法来解决这些问题。 该方法采用了隐式-显式有限差分格子Boltzmann法。首先，他们引入了一个适用于粘性可压缩流的格子Boltzmann模型。然后，利用具有三阶隐式-显式Runge-Kutta时间离散方案的有限差分方法求解Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)近似下的Boltzmann方程。这种方法的优点在于能够有效地处理复杂的非线性和时间相关问题，特别是在处理快速变化的流动现象如冲击波时，能够避免数值不稳定性和计算效率低下的问题。 格子Boltzmann方法是一种基于统计物理的数值模拟技术，它通过模拟粒子在格子上的碰撞和运动来描述流体的动态行为。在这个模型中，粘性可压缩性考虑了流体的密度变化和剪切粘度，这使得它更适合于模拟具有强烈压缩性和流动不稳定性的问题，如在谐振器内的气体振荡。 通过这种方法，作者们能够详细分析谐振器内部的气体振荡模式，揭示流动的动力学特性，包括振荡频率、振幅和模式形状等。这为理解和优化谐振器性能提供了重要的理论基础，并可能对声学工程、流体动力学和相关领域产生积极影响。 这篇论文通过引入隐式-显式有限差分格子Boltzmann方法，克服了传统方法在处理可压缩性和非线性效应时的局限，为研究谐振器中复杂气体动力学行为提供了一种有效且精确的工具。