UK 
EnglishТипова
Polski⚛️ Розріджений Газ — Зіткнення DSMC
Метод Монте-Карло для прямого моделювання (DSMC) розрідженого газу. Частинки рухаються та зіштовхуються ймовірнісно. Число Кнудсена керує режимом течії.
Про цю симуляцію
Кожна частинка тут рухається балістично на кожному кроці часу, а потім потрапляє в одну з 16×8 просторових комірок, де може ймовірнісно зазнати пружного зіткнення із сусідньою частинкою — це базовий двофазний цикл методу прямого статистичного моделювання (DSMC). Повзунок «Число Кнудсена» напряму масштабує ймовірність зіткнення в кожній комірці, тож перетягування його до значень вільномолекулярного режиму розріджує зіткнення, доки частинки просто не відбиваються від стінок, як розріджений газ на орбіті або в глибокому вакуумі.
🔬 Що показано
Сотні частинок, забарвлених за швидкістю (сині — повільні, червоні — швидкі), рухаються та зіштовхуються в обмеженій коробці, показуючи, як частота зіткнень визначає перехід між вільномолекулярною течією та поведінкою газу, близькою до суцільного середовища.
🎮 Як користуватися
Встановіть кількість частинок N, температуру T, число Кнудсена Kn і середню швидкість потоку Ux за допомогою повзунків, а потім стежте за частотою зіткнень і середньою довжиною вільного пробігу на панелі статистики в реальному часі, або натисніть P/R, щоб призупинити/скинути симуляцію.
💡 Чи знали ви?
Справжній метод DSMC, винайдений Гремом Бьордом у 1960-х роках, і досі є стандартним інструментом для моделювання входження космічних апаратів в атмосферу та гальмування супутників, де навколишнє повітря надто розріджене для застосування звичайних рівнянь Нав'є–Стокса.
Часті запитання
Як повзунок «Число Кнудсена» змінює поведінку зіткнень?
У коді масштаб імовірності зіткнення встановлюється як collProbScale = 1/Kn, тож більше значення Kn напряму зменшує кількість спроб парних зіткнень у кожній комірці на кожному кроці, розріджуючи зіткнення у бік вільномолекулярної течії.
Чому частинки стають червоними, коли рухаються швидко?
Колір частинки визначається її швидкістю відносно теплової швидкісної шкали, отриманої з температури T, переходячи від синього (повільно) через білий до червоного (швидко), щоб візуально показати розподіл Максвелла–Больцмана.
Що означають ледь помітні лінії сітки на полотні?
Вони позначають 16×8 комірок зіткнень DSMC. Лише частинки, що перебувають в одній комірці, можуть зіткнутися на цьому кроці часу — саме так DSMC уникає затратної перевірки всіх пар частинок.
Чому підвищення температури T змінює швидкість частинок?
Початкові швидкості вибираються за допомогою генератора Максвелла–Больцмана на основі перетворення Бокса–Мюллера, масштабованого як √(k_BT/m), тож гарячіший газ безпосередньо розширює розкид і середню величину швидкостей частинок.
Що означає «Середня довжина вільного пробігу» на панелі статистики?
Це оцінка середньої відстані, яку частинка проходить між зіткненнями, обчислена на основі кількості частинок і ширини коробки — менше значення вказує на щільніший, частіше зіштовхуваний газ, ближчий до режиму суцільного середовища.