2025年12月23日，计算物理领域国际顶级期刊《Journal of Computational Physics》在线刊发了伟德BV1946官网周夏峰团队题为“Compact discrete unified gas kinetic scheme for unsteady and steady particle-based multiscale Boltzmann transport”（瞬态和稳态多尺度粒子输运的紧致离散统一气体动理学方法）。伟德BV1946官网为第一完成单位，博士生钟昌明为论文第一作者，郭照立和周夏峰为通讯作者。
声子、光子、电子、等离子体、中子及非平衡气体等载能粒子在复杂介质中的跨尺度输运现象广泛存在于微纳热管理、辐射热控、核能系统、激光驱动、等离子体物理、半导体器件等关键工程领域。这些实际问题往往涉及多种材料的复杂交错排列与界面耦合，形成强非均匀甚至不连续结构，并伴随着热导率、散射截面、吸收系数等物理参数在空间上的剧烈变化。此类结构下，粒子输运呈现明显的非局域、多尺度特征，导致传统的玻尔兹曼方程求解方法在粗网格下精度大幅下降。与此同时，高阶重构方法虽具备提升精度的潜力，但由于其依赖多个相邻单元插值、模板复杂、对网格质量敏感，且在非结构网格上实现成本高，并限制了算法的可扩展性与并行效率，亟需发展结构更紧致、适应性更强的高精度方法。
基于此，本文提出了一种基于单元内信息的紧致型离散统一气体动理学方法。该方法摆脱了对相邻单元数据的依赖，构建了一套仅依赖单元中心及局部信息即可实现界面分布函数的高精度重构。通过在离散统一气体动理学框架中引入紧致重构机制，不仅简化了界面通量计算过程，还显著提升了在粗网格与强非均匀介质下的数值精度和稳定性。此外，该紧致重构方法具有良好的通用性和可拓展性，适用于离散速度法、离散纵标法、离散统一气体动理学等多类玻尔兹曼输运求解框架。具备统一处理稳态与非稳态问题的能力，并在结构复杂、物性变化剧烈的工程场景中表现出强适应性。由于其高度局部化的计算结构，团队提出的方法天然适合在非结构网格和大规模并行计算平台上部署，有望在微纳尺度热传导、辐射换热、多群中子输运、电子传导、稀薄气体动力学等多种实际问题中展现重要应用价值。
研究团队长期致力于跨尺度粒子输运、多物理耦合及加速模型、物理和数据融合的机器学习算法等研究，在高维输运理论、加速算法设计、自主软件开发、实际工程应用“四个层面取得了系列成果。自主开发了三维大规模跨尺度粒子输运并行软件、多物理紧耦合统一计算平台，并在能源转化、先进核动力、非平衡输运等多个领域实现了实际应用。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jcp.2025.114629
