APPLICATION OF A GLOBAL ADAPTIVE VELOCITY SPACE GRID FOR REDUCING OSCILLATIONS CAUSED BY THE “RAY EFFECT”

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The occurrence of oscillations in the numerical solution of unsteady rarefied gas flow problems with discontinuous boundary conditions using the discrete velocity method is a problem known in the literature as the “ray effect”. This effect is a significant obstacle in the numerical integration of kinetic equations under strong non-equilibrium conditions with low collision frequency. The application of global adaptation in velocity space allows in many cases to reduce oscillations in macroparameters. The results of using this algorithm are demonstrated by solving a two-dimensional evaporation problem during laser-matter interaction.

Авторлар туралы

A. Frolova

Federal Research Center "Computer Science and Control" of RAS

Email: aafrolova@yandex.ru
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Анисимов С.И., Лукьянчук Б.С. Избранные задачи теории лазерной абляции // Успехи физ. наук. 2002. Т. 172. №3. С. 301–333.
  2. Анисимов С.И., Жаховский В.В., Иногамов Н.А. Нишихара К., Петров Ю.В., Хохлов В.А. Формирование кратера и откольной оболочки коротким лазерным импульсом // Матем. моделирование. 2006. T. 18. № 8. С. 111–122.
  3. Morozov A.A. Starinsky S.V. Bulgakov A.V. Pulsed laser ablation of binary compounds effect of time delay in component evaporation on ablation plume expansion // J. of Physics D:Applaid Physics. 2021. V. 54.№17. P. 175203.
  4. Старинский С.В., Шухов Ю.Г.,Булгаков А.В. Динамика импульсной лазерной абляции золота в вакууме в режимах синтеза наноструктурных пленок // Письма в журнал техн. физ. 2016. T. 42.№8. С. 45–52.
  5. Morozov A.A. Evtushenko, A.B. Bulgakov A.V. Gas-dynamic acceleration of laser-ablation plumes: Hyperthermal particle energies under thermal vaporization // Applied Physics Letters. 2015. V. 106.№5. P. 054107.
  6. Morozov A.A., Titarev V.A. Dynamics of planar gas expansion during nanosecond laser evaporation into a low-pressure background gas // Physics of Fluids .2022. V. 34№9. P. 096101. doi: 10.1063/5.0101119.
  7. Morozov A.A. Dynamics of gas cloud expansion under pulsed laser evaporation into vacuum // J. Phys. Conf. Ser. 2018. 1105. P. 012116.
  8. Morozov A.A. Mironova M.L. Numerical analysis of time-of-flight distributions of neutral particles for pulsed laser ablation of binary substances into vacuum // Appl. Phys. A. 2017. V. 123. P. 783.
  9. Bulgakova N.M. Bulgakov A.V. Pulsed laser ablation of solids: Transition from normal vaporization to phase explosion // Appl. Phys. A 2001. V. 73. P. 199–208.
  10. Itina T.E., Sentis M., Marine W. Synthesis of nanoclusters by nanosecond laser ablation: Direct Simulation Monte Carlo Modelling // Appl. Surf. 2006. Sci. 252. P. 4433–4438.
  11. Itina T.E., Marine W., Autric M. Monte Carlo simulation of pulsed laser ablation from two-component target into diluted ambient gas // Appl. Phys. A. 1997. V. 82.№7. P. 3536–3542.
  12. Austin Palya, Ranjbar О.A. , Lin Z., Volkov A.N. Kinetic simulations of laser-induced plume expansion into a background gas under conditions of spatial confinement // Intern. Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. V. 132. P. 1029–1052.
  13. Bykov N.Y., Bulgakova N.M.,Bulgakov A.V.,Loukianov G.A. Pulsed laser ablation of metals in vacuum: DSMC study versus experiment // Appl. Phys. A. 2004. V. 79.№4. P. 1097–1100.
  14. Povarnitsyn M.E., Fokin V.B., Levashov P.R., Itina T.E. Molecular dynamics simulation of subpicosecond doublepulse laser ablation of metals // Physical Review B. 2015. V. 92. P. 174104.
  15. Morozov A.A., Titarev V.A. Kinetic study of time-of-flight Distribution during pulsed laser evaporation into vacuum // Physics of fluids. 2024. V. 36. P. 116112.
  16. Morozov A.A., Frolova A.A., Titarev V.A. On different kinetic approaches for computing planar gas expansion under pulsed evaporation into vacuum // Physics of fluids. 2020. V. 32.№11. P. 112005.
  17. Aoki K.,Takata S.,Aikawa H,Golse F. A rarefied gas flow caused by a discontinuous wall temperature // Physics of Fluids. 2001. V. 13. P. 2645.
  18. Brull S., Mieussens L. Local discrete velocity grids for deterministic rarefied flow Simulations // J. Comput. Phys. 2014. V. 266. P. 22–46.
  19. Kolobov V., Arslanbekov R. ,Frolova A. Solving kinetic Equations with adaptive mesh in phase space for rarefied gas dynamics and plasma physics // Proc. the 29th Intern. Symp. on RGD. 2014. V. AIP Conf. Proc. 1628. P. 952–961.
  20. Chen S., Xu K., Lee C., Cai Q. A unified gas kinetic scheme with moving mesh and velocity space adaptation // J. Comput. Phys. 2012. V. 231. P. 6643–6664.
  21. Arslanbekov R.,Kolobov V.I., Frolova A.A. Kinetic Solvers with Adaptive Mesh in Phase Space // Physical Review E. 2013. V. 88. P. 063301.
  22. Filbet F., Rey T. A Rescaling Velocity Method for Dissipative Kinetic Equations – Applications to Granular Media // J. Comput. Physics. 2013. V. 248. P. 177–199.
  23. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967.
  24. Bhatnagar P.L„Gross E.P.,Krook M. A model for collision process in gases // Physical Review. 1954. V. 94. P. 511–525.
  25. Chen J., Liu S., Zhang R. Zhuo C, Yang Y., Zhong C. A global adaptive discretization of velocity space for discrete velocity methods in predictions of rarefied and multi-scale flows // Physics of Fluids. 2024. V. 36.№8. P. 086104.
  26. Morozov A.A.,Titarev V.A. Numerical simulation of pulsed planar evaporation into background gas based on direct Monte Carlo simulation and solution of the BGK model kinetic equation // J. of Physics: Conference Series. 2021. V. 2119. P. 012116.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».