DSMC方法模拟微尺度流动：特征参数优化与计算效率

"DSMC方法模拟微尺度流动时的特征参数选取 (2006年)，冯萍、黄国平、梁德旺 - 南京航空航天大学学报" DSMC（Direct Simulation Monte Carlo）方法是一种用于模拟稀薄气体流动的数值计算技术，特别适用于处理微尺度流动问题，其中分子间相互作用和边界效应显著。在本文的研究中，作者探讨了在应用DSMC算法进行微尺度平板附面层流动模拟时，如何选择关键的特征参数以确保计算的准确性和效率。 首先，采样循环数是DSMC模拟中的一个核心参数，它决定了模拟过程中分子碰撞的次数。研究发现，随着采样循环数的增加，计算结果逐渐稳定，但计算时间也会相应增长。当采样循环数达到一定值后，继续增加并不会显著改变计算结果。因此，为了平衡精度和计算成本，作者建议将采样循环数设定在8左右。 其次，单位网格粒子数是影响模拟精度和计算效率的另一个重要因素。如果单位网格内的粒子数过少，可能导致统计误差增大，影响计算精度；而过多的粒子数则会增加计算负担。通过实验分析，作者推荐单位网格粒子数保持在4到5之间，这样可以在保持良好计算精度的同时，避免不必要的计算时间消耗。 再者，子网格数是优化DSMC计算效率的关键。每个网格内的子网格数越多，可以更精细地划分空间，提高计算精度，但会增加计算复杂性。研究指出，每个网格内的子网格数设为4时，能够实现计算时间的有效节约，同时保持足够的计算精度。 最后，通过微通道内流动的模拟计算，作者验证了所提出的参数选择方法的可行性和有效性。这表明，这些特征参数的选择策略不仅适用于平板附面层流动，也可以推广到其他微尺度流动问题中。 DSMC方法在模拟微尺度流动时，需要谨慎选择采样循环数、单位网格粒子数和子网格数这三个特征参数，以确保计算结果的准确性与计算效率的平衡。冯萍、黄国平和梁德旺的研究为微尺度流动的DSMC模拟提供了实用的参数设定指导，对于微流体学领域的数值模拟工作具有重要的参考价值。