一种新型的计算化学非平衡流动的解耦方法.pdf

: "一种新型的计算化学非平衡流动的解耦方法.pdf" : 本文介绍了一种用于数值模拟化学非平衡流动的新解耦方法，特别适用于处理多组分和多反应的复杂流动问题。该方法在解决刚性问题上表现出高效性和简易性。 : "云计算 技术文档" 【正文】: 计算化学非平衡流动的研究是航空航天、燃烧技术和流体力学领域的关键挑战之一。传统的数值方法在处理具有多个时间尺度和大量化学反应的流动时，会遇到计算复杂度高和稳定性问题。针对这一问题，本文提出了一种新型的解耦方法，旨在简化计算过程，提高计算效率。 该解耦方法的核心在于将薄层近似纳维-斯托克斯(N-S)方程与NND2M差分格式相结合。NND2M是一种特殊的数值离散格式，它在处理非线性问题时具有较好的稳定性和精度。通过这种解耦，化学反应和流体动力学的计算被分开处理，允许在不同时间尺度上独立进行，从而有效地解决了刚性问题。 具体来说，该方法首先将化学反应和流动动力学的演化分开，使得在计算过程中可以分别对这两个过程进行迭代。对于化学反应，可以使用简化的化学反应模型来减少计算量，同时保持对流动动态的合理描述。而对于流体动力学部分，NND2M格式的应用保证了在复杂几何条件下的数值稳定性。 在实际应用中，作者利用该方法模拟了H2/O2燃烧引起的超音速绕流场。结果显示，解耦方法能够准确地捕捉到流动特征，尤其是在处理多组分和多反应的情况下，表现出比传统隐式算法更高的计算效率和内存占用优势。这表明，该方法尤其适用于需要处理大量化学反应和复杂流动相互作用的工程问题。 此外，作者还提到了在进行计算化学非平衡流动研究时面临的挑战，如控制方程的复杂性以及流场中多种时间尺度的存在。传统方法在处理这些情况时可能会遇到计算难题，而新提出的解耦方法则提供了一个有效的解决方案。 总结来说，这篇论文提出的新型解耦方法为计算化学非平衡流动开辟了新的途径，通过将化学反应和流动动力学的计算分离，实现了计算效率的提升和内存占用的减少。这种方法对于未来在云计算环境下进行大规模并行计算和处理复杂流体动力学问题具有重要价值，有望推动相关领域的技术进步。