报告题目：气体动理学格式的构造和在航空航天中的应用
报告人：Kun XU 徐昆 (香港科技大学，HKUST)
报告时间：2024年8月23日（周五）15:00
报告地点：18号楼529会议室
主办单位：飞行器环境控制与生命保障工信部重点实验室，民航应急科学与技术重点实验室，航空航天结构力学及控制全国重点实验室，航空学院
报告内容简介：
气体动力学领域的研究主要集中在揭示气体在不同尺度上的运动规律。普遍采用的方法包括宏观尺度下的Navier-Stokes方程，以及分子自由程尺度上的Boltzmann方程。然而，对介于宏观和微观之间的非平衡流动现象的描述仍然存在着挑战，特别是在选择适当的物理量及其数量上缺乏一致性，导致我们尚未形成一个可靠的多尺度流动演化方程。在这种情况下，一个有效的策略是将网格尺度视作一个直接对应的物理尺度来进行建模。这种方法在离散的空间网格上建立输运过程的演化规律，并构建了一个在网格尺度上描述物理量动力学时间演化的数值格式，即所谓的统一气体动理学格式。当网格尺度相对于分子自由程发生变化时，这种方法可以无缝衔接介观尺度的粒子动态和宏观尺度的波动动态，其中Navier-Stokes和Boltzmann方程成为该演化方程中的两个极端情形。在此框架下，统一的气体动理学波粒模型进一步整合了不同尺度上粒子与波的相互转化、互动以及传输过程，从而为高速非平衡气体流动提供了一种高效的计算方法。
这一直接建模的方法已成功应用于各种多尺度输运过程的模拟，覆盖了气体动力学、稀薄气流、热辐射传递、中子输运、等离子体物理以及多相流等多个关键领域。通过在航空航天领域中的应用，该方法展示了其在处理复杂非平衡过程中的强大能力，为工业发展提供新的工具和方法。
报告人简介：
Prof. Xu graduated in Astrophysics division of Geophysics Department of Peking University in 1987. In 1988, he entered Astronomy Department of Columbia University through the China-US Physics Examination and Application program (CUSPEA), and obtained Doctoral degree in 1993. After PhD, he served as a post-doctoral researcher for three years in the Mechanical and Aerospace Engineering Department of Princeton University. He joined HKUST in 1996 and is currently chair professor of Mathematics Department. Since 2008, he was Changjiang visiting professor of Peking University. His research mainly concentrates on the numerical algorithm development for the computational fluid dynamics. The gas-kinetic schemes developed in the past twenty years have been successfully used for the rarefied and continuum flow computation. Currently, he served associated editors for Communications in Computational Physics, International Journal of Computational Fluid Dynamics, and Computers and Fluids.
