化学反应流过程往往横跨多个空间和时间尺度，并伴随显著的流体力学、热力学及化学非平衡效应，因而展现出高度复杂的物理化学特性。受连续介质假设的限制，传统宏观模型（如Euler方程组与Navier-Stokes方程组）难以准确描述这些多尺度非平衡行为；而微观分子动力学方法又因计算成本高昂而难以应用于实际复杂体系。因此，发展能够在宏观与微观之间建立有效桥梁的介观建模方法显得尤为关键。
近日，福建师范大学数学与统计学院赖惠林副教授课题组在计算流体力学领域取得重要进展。针对可压缩化学反应流体，从理论和数值方面发展了一种多松弛中心矩离散Boltzmann方法（central-moment discrete Boltzmann method, CDBM），并构建了具有良好空间对称性的离散速度模型。与以往的多松弛DBM不同，CDBM采用中心矩多松弛碰撞算子，无需添加修正项。此外，Chapman-Enskog多尺度分析表明，CDBM不仅可以在连续性极限条件下恢复可压缩Burnet方程组，而且还能够用于直接量化热力学非平衡效应，这是对基于原始矩空间的传统DBM的改进。数值模拟结果表明，所构造介观动理学模型能够有效模拟研究兼具流体力学与热力学非平衡效应的复杂反应流问题，在科学研究与工程实践中均具有重要的应用价值。
该研究成果以“Burnett-level multi-relaxation-time central-moment discrete Boltzmann modeling of reactive flows”为题发表于国际知名学术期刊《Combustion and Flame》上（中科院1区TOP期刊，IF=6.20），福建师范大学为论文第一单位。我校2023级硕士研究生吴清彬为论文的第一作者，中山大学林传栋副教授和福建师范大学赖惠林副教授为共同通讯作者。近年来，该团队基于离散Boltzmann方法，发展了多个先进的数学物理模型用于流体不稳定性、燃烧和爆轰等复杂系统问题，该成果受到国家自然科学基金重点项目等支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2025.114481