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Coarse-grained modeling of thermochemical nonequilibrium using the multigroup maximum entropy quadratic formulation.
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-01-01 , DOI: 10.1103/physreve.101.013307 Maitreyee P Sharma 1 , Yen Liu 2 , Marco Panesi 1
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-01-01 , DOI: 10.1103/physreve.101.013307 Maitreyee P Sharma 1 , Yen Liu 2 , Marco Panesi 1
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This work addresses the construction of a reduced-order model based on a multigroup maximum entropy formulation for application to high-enthalpy nonequilibrium flows. The method seeks a piecewise quadratic representation of the internal energy-state populations by lumping internal energy levels into groups and by applying the maximum entropy principle in conjunction with the method of moments. The use of higher-order polynomials allows for an accurate representation of the logarithm of the distribution of the low-lying energy states, while preserving an accurate description of the linear portions of the logarithm of the distribution function that characterize the intermediate- and high-energy states. A comparison of the quadratic and the linear reconstructions clearly demonstrates how the higher-order reconstruction provides a more accurate representation of the internal population distribution function at a modest increase in the computational cost. Numerical simulations carried out under conditions relevant to hypersonic flight reveal that the proposed model is able to capture the dynamics of the nonequilibrium distribution function using as few as three groups, thereby reducing the computational costs for simulations of nonequilibrium flows.
中文翻译：
使用多组最大熵二次公式对热化学非平衡进行粗粒度建模。
这项工作解决了基于多组最大熵公式的降阶模型的构建，以应用于高焓非平衡流。该方法通过将内部能级集中到组中，并通过结合矩量法应用最大熵原理，来寻求内部能态总体的分段二次表示。高阶多项式的使用可以精确表示低能态的分布对数，同时保留对分布函数对数线性部分的准确描述，这些线性部分代表了中高阶能量状态。二次和线性重构的比较清楚地表明，高阶重构如何在计算成本适度增加的情况下提供内部人口分布函数的更准确表示。在与高超音速飞行有关的条件下进行的数值模拟表明，所提出的模型能够使用少至三个组来捕获非平衡分布函数的动力学，从而减少了非平衡流模拟的计算成本。
更新日期：2020-01-17
中文翻译：
使用多组最大熵二次公式对热化学非平衡进行粗粒度建模。
这项工作解决了基于多组最大熵公式的降阶模型的构建，以应用于高焓非平衡流。该方法通过将内部能级集中到组中，并通过结合矩量法应用最大熵原理，来寻求内部能态总体的分段二次表示。高阶多项式的使用可以精确表示低能态的分布对数，同时保留对分布函数对数线性部分的准确描述，这些线性部分代表了中高阶能量状态。二次和线性重构的比较清楚地表明，高阶重构如何在计算成本适度增加的情况下提供内部人口分布函数的更准确表示。在与高超音速飞行有关的条件下进行的数值模拟表明，所提出的模型能够使用少至三个组来捕获非平衡分布函数的动力学，从而减少了非平衡流模拟的计算成本。
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