Laboratorium Dynamiki Gazów i Plazmy Nierównowagowej - Nonequilibrium Gas and Plasma Dynamics Laboratory
Nierównowagowych gazowe i plazmowe Dynamics Laboratory (NGPDL) w inżynierii kosmicznej Departamentu University of Colorado Boulder jest kierowany przez prof Iain D. Boyd i prowadzi badania z nierównowagowych gazów i plazmy obejmujących rozwój modeli fizycznych dla różnych systemów gazowych interesów, algorytmy numeryczne na najnowszych superkomputerach oraz zastosowanie wymagających przepływów w kilku ekscytujących projektach. Laboratorium kładzie duży nacisk na porównanie symulacji z zewnętrznymi wynikami eksperymentalnymi i teoretycznymi, prowadząc trwające badania we współpracy z kolegami z University of Colorado BoulderInne uniwersytety i laboratoria rządowe takie jak NASA , United States Air Force Research Laboratory oraz Departament Obrony Stanów Zjednoczonych .
Aktualne obszary badawcze NGPDL obejmują napęd elektryczny , aerotermodynamikę hipersoniczną , przepływy z udziałem bardzo małych łusek długości ( urządzenia MEMS ) oraz obróbkę materiałów (strumienie używane do osadzania cienkich warstw materiałów zaawansowanych). Z powodu efektów braku równowagi przepływy te nie zawsze mogą być dokładnie obliczone za pomocą makroskopowych równań dynamiki gazu i fizyki plazmy . Zamiast tego laboratorium przyjęło podejście mikroskopowe, w którym atomy/cząsteczki w gazie i jony/elektrony w plazmie są symulowane obliczeniowo przy użyciu dużej liczby cząstek modelowych w ramach wyrafinowanych metod Monte Carlo . Laboratorium opracowało ogólny kod 2D / osiowo-symetryczny / 3D, MONACO, do symulacji przepływów neutralnych nierównowagowych, które mogą działać na skalarnych stacjach roboczych lub w równoległym środowisku obliczeniowym .
Laboratorium opracowało również ogólny kod 2D / osiowo-symetryczny / 3D, LeMANS, do numerycznego rozwiązywania równań Naviera-Stokesa przy użyciu obliczeniowej dynamiki płynów, gdy liczba Knudsena jest wystarczająco mała. Dzięki temu członkowie laboratorium mogą badać przepływy, które w innym przypadku byłyby zbyt kosztowne obliczeniowo przy użyciu metody cząstek. Obecnie trwają prace nad połączeniem tych dwóch kodów w hybrydę, która wykorzystuje MONACO, gdy przepływ jest w trybie nierównowagi kolizyjnej, oraz LeMANS, gdy przepływ można uznać za ciągły.
Prąd i poprzednich projektów przepływu nierównowagowe plazmowe i obejmują symulację Silnik jonowy , Halla suwakami i plazmy impulsowej pędniki ), a także liczne NASA kontrakty studiować aerothermodynamics ablacyjne do pojazdów kosmicznych, w tym załogi Exploration Vehicle . Inne badania dotyczące plazmy obejmują modelowanie ablacji ścian z broni ukierunkowanej energii i interakcji plazma-propelent w elektrotermicznych działach chemicznych .