Целью работы является разработка физико-математической модели, объединяющей кинетическое и гидродинамическое описание течения, и повышение её вычислительной экономичности. Процедура и методы. В работе применялся аналитический метод исследования. Для изучения свойств полученной модели использовался метод численного эксперимента. Результаты. Результаты расчётов показывают, что комбинированная кинетико-гидродинамическая модель (КГМ) позволяет физически адекватно описывать процессы, протекающие в переходной области течения газовой среды. В области сшивания компонент модели отсутствуют разрывы производных параметров газа. Модель КГМ позволяет выставлять граничные условия на поглощающих поверхностях. Значения такой интегральной характеристики, как cx(α), рассчитанные по КГМ, удовлетворительно согласуются с результатами расчётов по МКУ. Теоретическая и практическая значимость. При расчёте относительно плотных газов (Kn = 0,01) КГМ позволяет сократить потребляемый объём памяти вычислительного устройства примерно на три порядка и процессорное время на два порядка по сравнению с модельным кинетическим уравнением (МКУ). Разработанная модель КГМ может быть использована в широком интервале чисел Кнудсена.
Aim of the work is to develop a physical and mathematical model that combines the kinetic and hydrodynamic description of the flow, and to increase its computational efficiency. Methodology. An analytical research method was used in the work. To study the properties of the resulting model, the method of a numerical experiment was used. Results. The calculation results show that the combined kinetic-hydrodynamic model (KHM) makes it possible to physically adequately describe the processes occurring in the transition region of the gas medium flow. There are no discontinuities in the derivatives of the gas parameters in the region where the model components are stitched together. The KHM model allows setting boundary conditions on absorbing surfaces. The values of such an integral characteristic as cx(α), calculated by the KGM, are in satisfactory agreement with the results of calculations by the model kinetic equation. Research implications. When calculating relatively dense gases (Kn = 0,01), the model allows to reduce the memory consumption of the computing device by about three orders of magnitude and the processor time by two orders of magnitude compared to the model kinetic equation. The developed model can be used in a wide range of Knudsen numbers.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.