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Assessment of the cubic Fokker-Planck-DSMC hybrid method for hypersonic rarefied flows past a cylinder

Jun, Eunji und Gorji, M. Hossein und Grabe, Martin und Hannemann, Klaus (2018) Assessment of the cubic Fokker-Planck-DSMC hybrid method for hypersonic rarefied flows past a cylinder. Computers & Fluids, 168, Seiten 1-13. Elsevier. doi: 10.1016/j.compfluid.2018.03.059. ISSN 0045-7930.

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Kurzfassung

Hypersonic vehicles experience a wide range of Knudsen number regimes due to changes in atmospheric density. The Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method is physically accurate for all flow regimes, however it is relatively computationally expensive in high density, and low Knudsen number regions. Recent advances in the Fokker-Planck (FP) kinetic models have addressed this issue by approximating the particle collisions involved in the Boltzmann collision integral with continuous stochastic processes. Furthermore, a coupled FP-DSMC solution method has been devised aiming at a universally effic ient yet accurate solution algorithm for rarefied gas flows. Well known Lofthouse case of a generic hypersonic flow about a cylinder (Mach 10, Kn 0.01, Argon) is selected to investigate the performance of a hybrid FP-DSMC implementation. The effect of molecular potential on the accuracy of the scheme is mainly analyzed. Furthermore, spatial resolution of cubic FP scheme is studied. Finally, detailed study of accuracy and efficiency of FP-DSMC hybrid scheme is discussed. It is found that the presented adaptive grid together with the FP-DSMC method results in a factor of six speed up for considered hypersonic flow about a cylinder.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/119792/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Assessment of the cubic Fokker-Planck-DSMC hybrid method for hypersonic rarefied flows past a cylinder
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jun, Eunjieunji.jun (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gorji, M. Hosseingorji (at) mathcces.rwth-aachen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grabe, MartinMartin.Grabe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0361-2734NICHT SPEZIFIZIERT
Hannemann, KlausKlaus.Hannemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 März 2018
Erschienen in:Computers & Fluids
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:168
DOI:10.1016/j.compfluid.2018.03.059
Seitenbereich:Seiten 1-13
Verlag:Elsevier
ISSN:0045-7930
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hypersonic rarefied flow, Multiscale flow, DSMC, Fokker-Planck, Hybrid, SPARTA
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Grabe, Dr. Martin
Hinterlegt am:09 Mai 2018 15:11
Letzte Änderung:02 Nov 2023 11:39

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