微尺度气体流动与传热的格子Boltzmann方法研究

微尺度条件下，气体的流动与传热规律与宏观规律有显著不同，常规宏观连续模型不再适用，Monte Carlo等微观方法也因高计算代价和大统计噪声受到很大限制。本研究针对微尺度流动与传热问题，发展介于宏观和微观方法之间的格子Boltzmann方法(LBM)，研究微尺度条件下该方法的基本理论和基本模型，包括各参数的物理意义及与Knudsen数的关系、LBM的高阶多尺度分析等基本理论，以及滑移区内等温流动模型、传热问题的热模型、过渡区内模型等基本模型，并发展相应的高效算法。利用所建模型，结合实际实验，研究微尺度气体流动与传热规律。.通过这些工作，可望为微尺度气体流动的研究提供新的途径和手段，研究结果不但对发展LBM自身具有重要学术意义，而且对能源、环境、电子等涉及微观传递过程的工程领域具有较高的应用价值。