2026年3月25日，计算物理领域国际顶级TOP期刊《Journal of Computational Physics》在线刊发了我院周夏峰团队最新研究成果，论文题为“Predictor-corrector discrete unified gas kinetic scheme for Boltzmann transport models with non-conservative collision operators”（面向复杂非守恒碰撞过程的玻尔兹曼输运模型预估-校正离散统一动理学方法）。华中科技大学为第一完成单位，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。
玻尔兹曼输运模型是描述气体分子、光子、声子、电子及中子等粒子输运行为的核心理论模型，在核能工程、辐射传输、微纳尺度热输运和复杂流动物理等领域具有重要应用价值。近年来，离散统一气动动理学等方法在多尺度输运问题求解中表现出良好性能，但对于含复杂非守恒碰撞算子的粒子输运问题，仍面临难题。这类问题广泛存在于多个重要物理与工程场景中，包括基于非线性驰豫模型的声子输运问题、带外场作用的粒子输运与粒子—流体耦合问题、多群中子输运问题中由裂变、吸收和群间散射引起的净源汇效应、各向异性光辐射传输问题中复杂辐射源项带来的非守恒影响、多组分稀薄气体输运问题中由组分转换与源项耦合引起的复杂碰撞过程等。在上述问题中，传统离散统一动理学方法往往依赖辅助分布函数进行时间推进，当碰撞项不满足守恒性质时，容易导致宏观量恢复困难、时间离散隐式性难以消除等，而基于Strang分裂方法又容易引入分裂误差并降低数值稳定性等问题。
针对上述瓶颈，研究团队提出了一种预估-校正离散统一动理学方法。该方法的核心思想是：不再依赖标准离散统一动理学格式中的辅助分布函数，而是直接演化原始分布函数，并通过预测-校正机制统一处理输运项、守恒碰撞项与非守恒碰撞项，从而有效消除时间离散中的隐式性问题，并避免传统分裂方法带来的误差累积和稳定性下降。结果表明：在强吸收区域和陡峭梯度问题中，本文提出的方法仍保持高精度，且在粗时间步长条件下仍能稳定计算；相比Strang分裂的离散统一动理学方法，误差显著降低，稳定性明显提升，在不同光学厚度下均表现出优良一致性，尤其在复杂多尺度工况中，基于Strang分裂的离散统一动理学方法出现明显偏差甚至数值振荡，而该方法能够准确捕捉物理特征，展现出优越的多尺度适应能力。
研究团队长期致力于先进核能等复杂耦合系统的跨尺度粒子输运、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、算法设计、自主软件开发、实际工程应用等方面取得了一系列成果。团队已自主开发了三维大规模跨尺度粒子输运并行软件及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.2026.114886
