强烈建议管理员建一个直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方面的模块

cobrapatriot

国外DSMC（Direct  Simulation Monte Carlo）从上世纪七十年代开始发展，第一批牛人以澳大利亚悉尼大学的G A BIRD为代表，建立了DSMC方法的总体柜架以及具体的应用方法，其中最为经典的粒子碰撞模型（变径硬球碰撞模VHS、变径软球碰撞模型VSS等）和壁面碰撞模型（LB模型）直到现在仍然在研究性的领域应用着。
        伦敦大学的A A Agbormbai以Boltzmann方程与DSMC方法的三个相同的理论假设（分布函数变化由碰撞与迁移引起、双体碰撞、分子混沌）做为基点，证明了DSMC从物理本质上给出了Boltzmann方程的解（由于Boltzmann方程的特殊性------左边为微分项，右边为碰撞积分项，自从创立以来其求解就是数学界的难题）。并且，由于Boltzmann方程是对任何状态的流体（气体和液体）（其中有些文献提到此方程甚至是对固体分子作用的模拟，由于本人理解有限，在这个上面一直没有想明白原因）分子作用过程的模拟，所以认为DSMC方法适用于任何状态的气体，包括自由分子流、过渡区流动、连续流区（可悲的是，国内很多气动方面的大牛仍然认为DSMC只能作稀薄气体方面的模拟！）
         同时，NASA对DSMC方法在工程上的应用已经得到验证，证明了其实际的工程应用价值（相信搞气动的都明白NASA对验证新方法在实际工程应用上的权威性）。
         本人在DSMC方面的涉足尚浅，但是仍然发现DSMC与传统CFD在捕捉高超声速钝头体前激波的差异。传统的CFD可以得到激波的厚度很薄甚至可以认为是零（仅限于网格密度），符合解的间断。但是DSMC方法无论你怎么算，激波总是有一个厚度的。这是符合实际的物理现象的，因为实际的物理现象中，根本不存在气体特性的突变，它总是有一个变化的过程（所谓解的间断仅仅是一个数学上的概念）。并且，随着高度的增加，空气密度降低，趋于稀薄时，在相同的马赫数条件下其激波厚度是增加的，这仅仅是计算的结果和直观上的认识，单纯理论上的证明尚不清楚。
           面对国外某些信息方面的封锁，我们在面临一些困难时总得找出我们自己的解决方法。我觉得在我们这个论坛上找DSMC相关方面的资料很难，但是在国内DSMC却是一个蓬勃发展的新学科。故，本人建议专门建立一个关于DSMC方面的模块，以增进DSMC方面各爱好者的交流。现在的研究领域，闭门造车早已经成为过去，大家只有互通有无，才能取得进步。

[ 本帖最后由 cobrapatriot 于 2009-7-18 22:50 编辑 ]

周华

CFD基础理论这个版块本身就是讨论各种算法理论的，DSMC方面的帖子还不多，尚不具备单独开辟版块的条件，所以还是先在这里讨论。如果关注这个方向的人确实很多，再开版块也不迟。

cobrapatriot

问题在于，DSMC与CFD是两个不同的概念，把两个不同的东西放在一起讨论，未免有些不妥。CFD是计算流体力学，而DSMC它并不是计算流体力学的范畴，二者有着严格的区分。（搞CFD的不一定明白这两者的区别，但是二者对于搞DSMC的人来说却是泾渭分明）另外，没有给DSMC提供一个很好的交流平台，大部人对DSMC都知之甚少，甚至没有这个概念，这本身就是对DSMC方法发展的一种限制。任何事物的发展总有从无到有、从小到大的过程，我们论坛做为一个开放的、兼容并蓄、自由的平台，有关流体计算方面的方法，没有DSMC自己的模块，我始终觉得是一个遗憾。诚如楼上所言，等关注这方面的人多了再开版块，这无异于对DSMC方法发展与交流的一种限制。我们应该提供平台，给予足够的支持，才能让它进一步地流传、发展。。。

周华

非常理解你的心情。严格说起来很多无网格法也都不能算作CFD的一部分，CFD只是那种方法的应用领域之一。不过我们过去曾经尝试开设过各种论坛，一般是刚开设的那几天热闹一下，然后就逐渐归于沉寂，甚至版主自己都很少再发布相关信息，最终结局还是被并入CFD理论等母论坛，所以我还是建议您先在CFD论坛中发布一些资料信息，“嘤其鸣矣，求其友声”嘛，看看有没有人也在关注这个领域，人气聚集起来后再考虑单独开设论坛。或者也可以先开设博客，逐渐有人关注以后，再开设专门论坛用于交流。你再斟酌一下，如果你有把握把这个论坛持续办下去，我们一定为你开设这个平台。

bigfeather

我对DSMC有所了解，针对楼主的观点，我说几句：
1，Boltzmann方程是对气体的描述，不包括液体。其基本假设有分子混沌，两体碰撞。
2，DSMC方法适用于任何状态的气体，包括自由分子流、过渡区流动、连续流区，这是对的。之所以很多人认为DSMC只能作稀薄气体方面的模拟，是限于目前计算机的能力，DSMC在稀薄气体应用很广，但对连续流模拟就很困难，因为需要很多的分子数，但采用并行计算是可以实现的。我做过连续区Rayleigh-Benard对流的分子模拟
3，要想正确的模拟激波结构，必须采用分子动理论的观点，比如DSMC方法，或者是BGK方法。N-S方程肯定是做不对的，在稀薄气体领域，激波结构变宽，跟研究对象的特征尺度可比，正确的模拟激波结构就显得很重要。而在连续区，激波结构较窄。
4，国内方面有沈青先生写的《稀薄气体动力学》，你可以参考看看。

cobrapatriot

我觉得想对一个问题有所深入的把握，还是看一些一手资料比较好，因为二手资料是经过别人嚼过的，然后再创作的结果，有时难免会与原著有所出入。比如您所言的沈青先生的《稀薄气体动力学》，还有一本是陈伟芳的《高温稀薄气体热化学非平衡流动的DSMC方法》如果您看到过1994年 G A BIRD（相信您知道他是何许人也）的英文原著<Molecular Gas Dynamics and The Direct Simulation of Gas Flows>，那么你会觉得沈青先生所写的书上对一些基本的概念都没有弄明白，所以此书的充其量仅仅是帮助我们理解原著而已。
     另外呢，我不知道您看到的对Boltzmann方程的解释是谁说的，我记得一篇七几年英文论文上专门对此方程有过深入的介绍，明明确确提到，此方程可以模拟液体与固体中粒子的碰撞与跳动。只是限于我理解有限，并没有对这个方程本身有深入的认识。。。
     值得庆幸的是，其它的一些问题，我们似乎可以达成共识，呵呵。。。。。。

bigfeather

1，Bird的书我通读过，如果你要深入了解分子动理论，还应该看看Chapman的《The mathematical theory of non-unifor gases》和 Vincenti的《Introduction to physical gas dynamics》.这两本书是经典的理论，而Bird的书是DSMC的具体实现。,关于沈青的书，不知道你提到的错误在哪里，可以拿出来讨论，有些是表达式的写法不一样，没有原理上的错误。毕竟，他们在DSMC方面作了将近20年。

2，我希望你把关于Boltzmann方程解释的文献贴出来。请问，Boltzmann方程考虑分子碰撞时，怎么考虑液体分子和固体分子？当然DSMC是可能模拟液体分子的，DSMC虽然在数学上可以证明收敛于Boltzmann方程，但又不限于Botzmann方程，比如，DSMC就可以研究三体碰撞。如果要想模拟稠密气体或者是液体，需要采用Enskog方程，相应的DSMC也要做一些改动。具体我没有做过。你可以找文献看看。

cobrapatriot

没有想到我的建议引起很强烈的讨论，这实属我预料之外，看来还是有必要设一DSMC版块，您可以做版主，可以发表更多的看法。只能怪我才疏学浅，读过的一手资料仅到bird先生的和几个大牛发表的文章为止，更前的原著，我的确是没有读过。。。
     之前那个周华留言说我有把握的话可以把这个版块办下去，但是就因为我对DSMC没有达到深入把握的地步，另外也没有充足的时间上网，无力胜任这个版主，所以我不敢说我有把握。现在看来，不妨您做这个版主，我们才能把这个版块持续做下去，如此则不枉我费了一番苦心。。。为现在和以后更多学习DSMC方法的人进行讨论提供一方沃土。
     最后呢，针对于你提到的两个问题，如果我再跟你一味纠缠下去，方失去了我建议的初衷。我不说我不明白的，但是对于我明白的，我不会糊涂。。。。。。

bigfeather

办版的可能性不大，有问题可以直接在这个版讨论。我也是偶然看到这个帖子，才参与讨论。

cobrapatriot

我最初的意思是，建立一个DSMC版块，这样的话可以专门进行这方面的讨论与资料共享。。。
如果能有一个DSMC方面的专家做版主，我相信办这个版块是没有任何问题的。。。

homer

要真开的话还是开个“稀薄气体动力学”这样的版块，或者在实战版块里加个“稀薄流动数值模拟”版块，DSMC毕竟太单一，还有比如快捷实用的工程方法，Boltzmann方程直接求解方法，模型方程方法，甚至BGK方法，LBM方法，她们都是基于Boltzmann方程的，都是过渡流区数值模拟今后发展方向。当前航天事业蓬勃发展，相关的试验能力和理论分析能力却远达不到要求，适当交流有助提高。

[ 本帖最后由 homer 于 2009-7-31 13:16 编辑 ]

cobrapatriot

很好，需要一个競競业业的斑主啊。。。

CFDNHT

我来说下把：

不论是DSMC还是稀薄气体动力学，都属于狭窄的专业范围，不值得开一个新的版块。 如果非要涉及这些方面的，“微型流体论坛”版块和“空气动力学”版块，其实也包括了其中的部分应用。 DSMC较多的应用在纳米和微观流动。

要我来考虑吧，可以建议开一个版块“纳米/微观流体力学”， 合并原来的“微型流体论坛”。这样，有关DSMC或稀薄等话题可以在此讨论。

欢迎拍砖CFDNHT

homer

DSMC应用于微观流动波动太大，即便IP技术也存在一些问题，还不如LBM方法。
不知道楼上何以认为RGD是狭窄的专业范围，据我所知，连续流NS方程也仅仅是Boltzmann方程在KN<<1的宏观形式，也就是说本论坛几乎所有讨论的都没有脱出这个范围。

CFDNHT

开设的版面要概括大部分的类似学科方向。不可能单单为了某种数值方法或者专业学科就开设一个新的版面：你建议开DSMC，他建议开LBM，她建议开SIMPLE.....或你建议开稀薄气体动力学，他建议开弹道气体力学，她建议开飞行器设计...  ，哪岂不是满天飞的版面了。。。就当开设课程目录了 。。

涉及的研究归属某个学科或者大方向，就以该学科来开设。 CFDNHT