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求解Boltzmann模型方程高性能并行算法在航天跨流域空气动力学应用研究
被引量：
9
1
作者
李志辉
蒋新宇
+2 位作者
吴俊林
徐金秀
白智勇
《计算机学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第9期1801-1811,共11页
对Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,得到适于描述航天再入从外层空间到近地面各流域统一Boltzmann模型方程,提出求解Boltzmann模型方程统一算法高性能并行计算数学模型.发展离散速度空间区域分解大规模并行计算技术,分析统...
对Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,得到适于描述航天再入从外层空间到近地面各流域统一Boltzmann模型方程,提出求解Boltzmann模型方程统一算法高性能并行计算数学模型.发展离散速度空间区域分解大规模并行计算技术,分析统一算法变量依赖关系,建立可扩展并行计算方案;研究数据并行分布与并行执行特征,开展大规模并行化程序设计,并在小、中、大规模256-512、4096-20 625CPU及异构计算机500-45 000、3125-112 500进程并行算法测试,建立稳定运行于国产千万亿次超级计算机高性能可扩展大规模并行算法与航天器再入跨流域复杂气动力/热绕流问题并行化软件应用平台.通过对稀薄流到连续流再入飞行不同高度可回收返回式卫星飞行器、近空间大尺度机动飞行器跨流域绕流环境不同粒度高性能计算与验证,揭示大尺度复杂结构飞行器跨流区飞行稀薄过渡流区热流系数比连续、近连续流区热流系数随物面变化剧烈得多、大得多,发现该类飞行器后端面热流最大值发生在水平舵外侧拐角处,达驻点热流六分之一量级,提供了一个可靠求解航天器再入各流域高超声速绕流问题统一算法高性能并行计算应用研究方向.
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关键词
航天器
跨流域空气动力学
BOLTZMANN模型方程
统一算法
区域分解
高性能并行计算
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职称材料
稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气动力热绕流统一算法研究
被引量：
5
2
作者
李志辉
彭傲平
+1 位作者
吴俊林
张涵信
《载人航天》
CSCD
2013年第2期81-91,共11页
研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟...
研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟各流域高超声速气动力、热绕流问题气体运动论统一算法与并行计算技术。对稀薄气体自由分子流到连续流不同Knudsen数、高低不同马赫数球体、钝锥外形、飞船返回舱再入飞行环境等绕流问题并行计算与算法验证分析,证实统一算法用于高稀薄自由分子流到连续流高超声速飞行器气动力、热绕流问题求解的可靠性,揭示飞行器跨流区不同高度高超声速绕流现象与变化规律。
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关键词
BOLTZMANN模型方程
速度分布函数
离散速度坐标法
并行计算
跨流域高超
声速绕流
统一算法
航天再入飞行器
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职称材料
含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法与跨流域绕流问题模拟研究
被引量：
4
3
作者
李志辉
吴俊林
+1 位作者
蒋新宇
张涵信
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2014年第2期137-145,共9页
通过对转动自由度松弛变化特性的研究,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,确立含转动非平衡效应各流域统一的Boltzmann模型方程。基于转动能量空间对分布函数进行守恒积分,得到计及转动非...
通过对转动自由度松弛变化特性的研究,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,确立含转动非平衡效应各流域统一的Boltzmann模型方程。基于转动能量空间对分布函数进行守恒积分,得到计及转动非平衡效应的分子速度分布函数控制方程组,应用气体分子运动论离散速度坐标法对速度分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造直接求解分子速度分布函数的气体动理论统一格式。基于物面质量流量通量守恒与能量平衡关系,发展计及转动非平衡影响的气体分子运动论边界条件数学模型及数值处理方法。由此提出模拟高稀薄自由分子流到连续流各流域转动非平衡效应的Boltzmann模型方程统一算法。通过对高、低不同马赫数1.5≤Ms≤25考虑转动非平衡效应的氮气激波结构与不同Knudsen数9×10-4≤Kn!≤10再入竖直平板、Ramp制动器、尖双锥外形跨流域高超声速绕流问题模拟研究,将计算结果与有关实验数据、广义退化Boltzmann与ES椭球统计模型等研究结果对比分析,验证含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法求解自由分子流到连续流跨流域绕流问题可靠性。
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关键词
BOLTZMANN模型方程
转动非平衡
分子速度分布函数
跨流域绕流
统一算法
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职称材料
题名
求解Boltzmann模型方程高性能并行算法在航天跨流域空气动力学应用研究
被引量：
9
1
作者
李志辉
蒋新宇
吴俊林
徐金秀
白智勇
机构
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所
中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室
无锡江南计算技术研究所
出处
《计算机学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第9期1801-1811,共11页
基金
国家杰出青年科学基金(11325212)
国家“九七三”重点基础研究发展计划项目(2014CB744100)
+1 种基金
国家自然科学基金(91130018,91016027,91530319)
国家“十二五”国防预研基金(51313030104)资助~~
文摘
对Boltzmann方程碰撞积分物理分析与可计算建模,得到适于描述航天再入从外层空间到近地面各流域统一Boltzmann模型方程,提出求解Boltzmann模型方程统一算法高性能并行计算数学模型.发展离散速度空间区域分解大规模并行计算技术,分析统一算法变量依赖关系,建立可扩展并行计算方案;研究数据并行分布与并行执行特征,开展大规模并行化程序设计,并在小、中、大规模256-512、4096-20 625CPU及异构计算机500-45 000、3125-112 500进程并行算法测试,建立稳定运行于国产千万亿次超级计算机高性能可扩展大规模并行算法与航天器再入跨流域复杂气动力/热绕流问题并行化软件应用平台.通过对稀薄流到连续流再入飞行不同高度可回收返回式卫星飞行器、近空间大尺度机动飞行器跨流域绕流环境不同粒度高性能计算与验证,揭示大尺度复杂结构飞行器跨流区飞行稀薄过渡流区热流系数比连续、近连续流区热流系数随物面变化剧烈得多、大得多,发现该类飞行器后端面热流最大值发生在水平舵外侧拐角处,达驻点热流六分之一量级,提供了一个可靠求解航天器再入各流域高超声速绕流问题统一算法高性能并行计算应用研究方向.
关键词
航天器
跨流域空气动力学
BOLTZMANN模型方程
统一算法
区域分解
高性能并行计算
Keywords
spacecraft
aerodynamics covering flow regimes
Boltzmann model equation
gas-kinetic unified algorithm （gkua）
domain decomposition
high-performance parallel computation
分类号
TP301 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气动力热绕流统一算法研究
被引量：
5
2
作者
李志辉
彭傲平
吴俊林
张涵信
机构
中国空气动力研究与发展中心超高速研究所
国家计算流体力学实验室
出处
《载人航天》
CSCD
2013年第2期81-91,共11页
基金
国家自然科学基金(91016027)
国防基础科研基金(51313030104)
文摘
研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟各流域高超声速气动力、热绕流问题气体运动论统一算法与并行计算技术。对稀薄气体自由分子流到连续流不同Knudsen数、高低不同马赫数球体、钝锥外形、飞船返回舱再入飞行环境等绕流问题并行计算与算法验证分析,证实统一算法用于高稀薄自由分子流到连续流高超声速飞行器气动力、热绕流问题求解的可靠性,揭示飞行器跨流区不同高度高超声速绕流现象与变化规律。
关键词
BOLTZMANN模型方程
速度分布函数
离散速度坐标法
并行计算
跨流域高超
声速绕流
统一算法
航天再入飞行器
Keywords
Bohzmann Model Equation
Massive Parallel Computing
Hypersonic Flow of Spacecraft Re-entry
gas-kinetic unified algorithm （gkua）
分类号
V411.4 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V211.25 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法与跨流域绕流问题模拟研究
被引量：
4
3
作者
李志辉
吴俊林
蒋新宇
张涵信
机构
中国空气动力研究与发展中心
国家计算流体力学实验室
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2014年第2期137-145,共9页
基金
973计划(2014CB744100)
国家自然科学基金(91016027
11325212)
文摘
通过对转动自由度松弛变化特性的研究,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,确立含转动非平衡效应各流域统一的Boltzmann模型方程。基于转动能量空间对分布函数进行守恒积分,得到计及转动非平衡效应的分子速度分布函数控制方程组,应用气体分子运动论离散速度坐标法对速度分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造直接求解分子速度分布函数的气体动理论统一格式。基于物面质量流量通量守恒与能量平衡关系,发展计及转动非平衡影响的气体分子运动论边界条件数学模型及数值处理方法。由此提出模拟高稀薄自由分子流到连续流各流域转动非平衡效应的Boltzmann模型方程统一算法。通过对高、低不同马赫数1.5≤Ms≤25考虑转动非平衡效应的氮气激波结构与不同Knudsen数9×10-4≤Kn!≤10再入竖直平板、Ramp制动器、尖双锥外形跨流域高超声速绕流问题模拟研究,将计算结果与有关实验数据、广义退化Boltzmann与ES椭球统计模型等研究结果对比分析,验证含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法求解自由分子流到连续流跨流域绕流问题可靠性。
关键词
BOLTZMANN模型方程
转动非平衡
分子速度分布函数
跨流域绕流
统一算法
Keywords
Boltzmann model equation
rotational non-equilibrium
molecular velocity distribution func-tion
covering various flow regimes
gas-kinetic
unified
algorithm
（gkua
）
分类号
O335 [理学—一般力学与力学基础]
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
求解Boltzmann模型方程高性能并行算法在航天跨流域空气动力学应用研究
李志辉
蒋新宇
吴俊林
徐金秀
白智勇
《计算机学报》
EI
CSCD
北大核心
2016
9
在线阅读
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职称材料
2
稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气动力热绕流统一算法研究
李志辉
彭傲平
吴俊林
张涵信
《载人航天》
CSCD
2013
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
含转动非平衡效应Boltzmann模型方程统一算法与跨流域绕流问题模拟研究
李志辉
吴俊林
蒋新宇
张涵信
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2014
4
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职称材料
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