Ghost Fluid方法在可压缩多介质流动中的应用 被引量：2

1

作者 谭俊杰 任登凤 张军 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期159-162,共4页

在对可压多介质流动进行数值模拟时,界面两边流体状态方程不同会给计算带来很大麻烦,该文采用Ghost Fluid方法(GFM)成功地解决了这一问题。利用间断有限元Galerkin方法和Level Set方法,对2种不同比热比介质激波管问题进行了模拟,其数值... 在对可压多介质流动进行数值模拟时,界面两边流体状态方程不同会给计算带来很大麻烦,该文采用Ghost Fluid方法(GFM)成功地解决了这一问题。利用间断有限元Galerkin方法和Level Set方法,对2种不同比热比介质激波管问题进行了模拟,其数值结果和精确解非常吻合;对气体/水激波管、空气/氦气泡相互作用、空气/R22相互作用等问题进行了模拟,其结果与相关文献的结果一致,表明利用该方法进行可压缩多介质流动数值模拟是可行的。 展开更多

关键词 多介质 LEVEL SET方法 ghost fluid方法 数值模拟

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用改进的ghost fluid方法模拟强激波与界面的相互作用 被引量：1

2

作者 陈荣三 盛万成 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期144-148,共5页

为了解决原来的ghost fluid方法在计算强激波和界面相互作用时界面附近出现的速度和压力振荡问题,对原来的ghost fluid方法进行了改进,通过在界面处构造Riemann问题并求出界面的压力和速度,ghost fluid流体的压力和速度分别用界面的压... 为了解决原来的ghost fluid方法在计算强激波和界面相互作用时界面附近出现的速度和压力振荡问题,对原来的ghost fluid方法进行了改进,通过在界面处构造Riemann问题并求出界面的压力和速度,ghost fluid流体的压力和速度分别用界面的压力和速度代替,ghost流体的密度通过熵常数外推得到。改进的ghost fluid保持了原来的ghost fluid的简单性,对一维强激波与气-气、气-液界面的相互作用问题以及射流问题进行了数值计算,得到了分辨率较高的计算结果。 展开更多

关键词 流体力学 改进的ghost fluid方法 RIEMANN问题 强激波

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Ghost Fluid方法在运动边界射流问题数值模拟中的应用 被引量：1

3

作者 雷金贵 赵宁 闵锦忠 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2010年第3期216-220,共5页

把解决多物质流问题的Ghost Fluid方法应用到具有运动边界的单物质流的数值模拟中去,结合求解界面追踪问题的Level-Set方法,提出了有效求解运动边界问题的虚拟流体算法,用数值模拟重现了"声学整流"效应现象,并用等压装配法解... 把解决多物质流问题的Ghost Fluid方法应用到具有运动边界的单物质流的数值模拟中去,结合求解界面追踪问题的Level-Set方法,提出了有效求解运动边界问题的虚拟流体算法,用数值模拟重现了"声学整流"效应现象,并用等压装配法解决了发生在流体和活塞界面上的"Overheating"效应.数值实验表明:水平管道的长度和活塞振动频率是射流形成的关键因素,数值实验中如果频率和长度设置合理,则理想气体在做简谐振动的活塞驱动下,可以产生稳定的射流. 展开更多

关键词 剪切射流 “声学整流”效应 等压装配法 “Overheating”效应 ghost fluid方法

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水下爆炸柱形高压气泡膨胀过程的RGFM和高精度格式数值模拟 被引量：1

4

作者 史汝超 张亚军 徐胜利 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期439-443,共5页

为了对柱形装药水下爆炸高压气泡膨胀过程进行三维数值模拟,用level set方法追踪气水界面,详细描述了精确对柱形气泡进行level set建模;对于流场,使用Euler方程描述,并用高精度格式(五阶WENO和四阶R-K法)离散空间项和时间项;对于level ... 为了对柱形装药水下爆炸高压气泡膨胀过程进行三维数值模拟,用level set方法追踪气水界面,详细描述了精确对柱形气泡进行level set建模;对于流场,使用Euler方程描述,并用高精度格式(五阶WENO和四阶R-K法)离散空间项和时间项;对于level set方程,使用五阶HJ-WENO离散;用RGFM处理气水界面附近网格节点。给出了水下流场不同时刻的压力云图、柱形高压气泡的形状演变以及流场中几个指定点的压力峰值。通过三维建模和计算验证,用RGFM结合高精度格式可以很好地对柱形高压气泡膨胀问题进行三维数值模拟,同时也可以较精确地追踪高密度比、高压力比的三维气水界面。计算结果表明,柱形高压气泡在膨胀过程中,形状逐渐向椭球形变化;位于固壁附近的柱形高压气泡受固壁反射波的影响,在固壁法线方向上的膨胀会受到抑制;双圆柱形高压气泡膨胀产生的冲击波,可以彼此抑制对方的膨胀。 展开更多

关键词 爆炸力学 高压气泡膨胀 LEVEL SET方法 水下爆炸 高精度格式 虚拟流体方法

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三维非牛顿熔体前沿界面的Level Set/Ghost/SIMPLEC模拟

5

作者 崔鹍 欧阳洁 +2 位作者 郑素佩 阮春蕾 张伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期333-339,共7页

建立了三维粘性不可压非牛顿流体流动的控制方程,采用Level Set/Ghost/SIMPLEC方法模拟了注塑成型充模阶段的三维流动过程;追踪到了不同时刻的熔体前沿界面,预测并分析了流动过程中不同时刻的压力、速度等重要的流动特征参数,并与牛顿... 建立了三维粘性不可压非牛顿流体流动的控制方程,采用Level Set/Ghost/SIMPLEC方法模拟了注塑成型充模阶段的三维流动过程;追踪到了不同时刻的熔体前沿界面,预测并分析了流动过程中不同时刻的压力、速度等重要的流动特征参数,并与牛顿流体相应的流动特征参数做了对比。研究结果表明:Level Set/Ghost/SIMPLEC方法可以准确追踪非牛顿熔体前沿界面;幂律熔体在流动过程中的压差明显大于牛顿熔体的压差,沿横截面的速度分布也有明显的差别。 展开更多

关键词 LEVEL SET方法 ghost fluid方法 SIMPLEC方法 非牛顿熔体 三维前沿界面

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高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析 被引量：8

6

作者 张志江 徐更光 《含能材料》 EI CAS CSCD 2008年第2期171-174,共4页

多介质数值计算中对于高压比和高密度比的介质界面间的处理一直以来是个难点,而且目前的计算精度都不高。本工作采用位标函数捕捉物质界面,用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理,其中含能材料爆轰产物JWL状态方程系数通过Kihara-Hikita... 多介质数值计算中对于高压比和高密度比的介质界面间的处理一直以来是个难点,而且目前的计算精度都不高。本工作采用位标函数捕捉物质界面,用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理,其中含能材料爆轰产物JWL状态方程系数通过Kihara-Hikita-Tanaka(KHT)计算的等熵膨胀数据拟合得到,并实现了程序化。对TNT和PETN两种高能炸药在水中爆炸的能量输出特性进行了计算,结果表明,本工作的计算结果与实验相似律计算结果比较吻合,误差在10%以内。 展开更多

关键词 爆炸力学 水下爆炸 相似律 虚拟流体方法

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基于Level-Set的多介质流体动力学数值分析 被引量：2

7

作者 张志江 徐更光 史锐 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期948-951,共4页

针对水中爆炸中涉及的多介质高压比和高密度比数值计算精度不高的问题,提出了解决该类问题的可行性方法,并对该方法进行了程序实现.该方法利用位标函数追踪多介质流体运动界面,采用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理.通过黎曼问题、... 针对水中爆炸中涉及的多介质高压比和高密度比数值计算精度不高的问题,提出了解决该类问题的可行性方法,并对该方法进行了程序实现.该方法利用位标函数追踪多介质流体运动界面,采用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理.通过黎曼问题、激波打击气泡和激波打击液气面问题的计算,得出计算结果与理论分析结果吻合.TNT水中爆炸的计算结果与实验相似律求得的冲击波参数对比表明,两者计算结果比较吻合. 展开更多

关键词 位标函数 虚拟流体方法 水下爆炸

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非结构动网格在多介质流体数值模拟中的应用 被引量：5

8

作者 张军 杨连波 +1 位作者 任登凤 谭俊杰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期454-458,共5页

采用非结构动网格方法对含多介质的流场进行数值模拟。采用改进的弹簧方法来处理由于边界运动而产生的网格变形。采用基于格心的有限体积方法求解守恒型的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax... 采用非结构动网格方法对含多介质的流场进行数值模拟。采用改进的弹簧方法来处理由于边界运动而产生的网格变形。采用基于格心的有限体积方法求解守恒型的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax,van Leer,Contact)方法,采用几何构造的方法使空间达到二阶精度,时间离散采用四阶Runge-Kutta方法。物质界面的处理采用虚拟流体方法。本文对含动边界的激波管、水下爆炸等流场进行数值模拟,取得较好的结果,不同时刻界面的位置和整个扩张过程被准确模拟。 展开更多

关键词 多介质流体 非结构网格 动网格 虚拟流体方法 ALE方法

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两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法的数值研究(英文) 被引量：2

9

作者 马东军 蔡勇 +1 位作者 孙德军 尹协远 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期186-193,共8页

本文比较研究两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法 .其中混合模型界面捕捉方法将高精度PPM格式应用到多介质体积分数形式Euler方程组 ,用双波近似求解一般刚性气体状态方程Riemann问题 ;Level Set界面捕捉方法应用无数值耗散的Ghost F... 本文比较研究两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法 .其中混合模型界面捕捉方法将高精度PPM格式应用到多介质体积分数形式Euler方程组 ,用双波近似求解一般刚性气体状态方程Riemann问题 ;Level Set界面捕捉方法应用无数值耗散的Ghost Fluid Method ,并用WENO格式求解Euler运动方程和Level Set演化方程 .本文给出了一维气液接触间断 ,气液Riemann问题 ,激波接触间断相互作用 ,以及二维Richtmyer 展开更多

关键词 多介质流体 可压缩流动 界面捕捉方法 ghost-fluid-method 高阶Godunov格式 Eulev方程组 PPM格式

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多流体界面不稳定性的守恒和非守恒高精度数值模拟方法 被引量：2

10

作者 张学莹 赵宁 朱君 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期65-70,共6页

对多流体界面问题守恒和非守恒格式(M)WENO重构方法进行探讨,采用虚拟流动方法并用Level-Set函数捕捉界面的运动变化。数值模拟结果表明本文的数值方法具有较高的分辨率,并能有效地抑制界面附近的非物理振荡。

关键词 流体力学 守恒和非守恒(M)WENO格式 Level-Set方法 多介质流体界面 gfm方法

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水/气多介质问题的界面处理方法 被引量：2

11

作者 徐爽 赵宁 +1 位作者 王春武 王东红 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期326-334,共9页

针对不可压缩可压缩水/气多介质问题,提出一种新的界面处理方法。在可压缩水/气界面处构造Riemann问题,在水中设音速趋于无穷大,求解Riemann问题得到不可压缩可压缩水/气界面处流体的准确流动状态;然后以此状态结合GFM(ghost fluid meth... 针对不可压缩可压缩水/气多介质问题,提出一种新的界面处理方法。在可压缩水/气界面处构造Riemann问题,在水中设音速趋于无穷大,求解Riemann问题得到不可压缩可压缩水/气界面处流体的准确流动状态;然后以此状态结合GFM(ghost fluid method)方法分别为2种流体定义界面边界条件,将两相流问题转化为单相流问题计算,通过求解level set方程来跟踪界面的位置。对各种不同的界面边界条件定义方法进行了比较,数值模拟结果表明算法能准确地捕捉各类间断的位置,证明了算法的有效性和稳健性。 展开更多

关键词 爆炸力学 RIEMANN问题 gfm方法 LEVEL SET 水/气界面 多介质流动

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求解无粘可压Euler方程组的虚拟流方法 被引量：1

12

作者 封建湖 蔡力 +1 位作者 谢文贤 王振海 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期496-501,共6页

首先将三阶Godunov型半离散中心迎风格式推广到四阶,之后再将该新的四阶半离散中心迎风格式与Level Set方法以及虚拟流方法结合起来,成功地处理了非反应激波问题和多介质流中的爆轰间断问题。由于Level Set函数能隐式地追踪到界面的位置... 首先将三阶Godunov型半离散中心迎风格式推广到四阶,之后再将该新的四阶半离散中心迎风格式与Level Set方法以及虚拟流方法结合起来,成功地处理了非反应激波问题和多介质流中的爆轰间断问题。由于Level Set函数能隐式地追踪到界面的位置,而虚拟流的构造能隐式地捕捉到界面的边界条件,故而本文的方法可以很自然地推广到多维情况。 展开更多

关键词 半离散中心迎风格式 LEVEL SET方法 虚拟流方法

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真实虚拟流方法在多介质可压缩流动模拟中的应用 被引量：1

13

作者 陈宏 朱卫兵 +2 位作者 张小彬 孙润鹏 郭金鑫 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期29-37,共9页

为了克服原始虚拟流方法(ghost fluid method,GFM)在处理激波与大密度比流体-流体(气-水)界面相互作用时遇到的困难,采用真实虚拟流法(real ghost fluid method,RGFM)处理流体界面附近的虚拟点,结合HLLC(Harten-Lax-Van Leer with conta... 为了克服原始虚拟流方法(ghost fluid method,GFM)在处理激波与大密度比流体-流体(气-水)界面相互作用时遇到的困难,采用真实虚拟流法(real ghost fluid method,RGFM)处理流体界面附近的虚拟点,结合HLLC(Harten-Lax-Van Leer with contact discontinuities)格式求解Euler方程,采用五阶WENO(weigh-ted essentially nonoscillatory)格式求解level set输运方程。通过一维和二维算例的物质界面捕捉研究,证明RGFM在处理小密度比界面问题时优于GFM,同时RGFM还可用于求解激波与大密度比物质界面相互作用问题。计算表明,将RGFM引入到本文算法中,可精确捕捉到激波与界面(气-气、气-水界面)相互作用的变化细节,包括大密度比界面的剧烈变形和破碎,并具有较高的计算分辨率。 展开更多

关键词 流体力学 真实虚拟流法 HLLC 多介质流 levelset方法

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Level Set方法在地面效应数值模拟中的应用 被引量：1

14

作者 何琨 陈坚强 毛枚良 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期328-333,471,共6页

利用Level Set方法隐式捕捉界面并能处理复杂的物质界面及其拓扑结构变化(如合并、交叉、破碎等)情况的优势,基于可压缩N-S方程的预处理技术,采用基于界面两侧介质黎曼关系的修正虚拟流体方法对介质边界进行处理;将只能应用于可压缩流... 利用Level Set方法隐式捕捉界面并能处理复杂的物质界面及其拓扑结构变化(如合并、交叉、破碎等)情况的优势,基于可压缩N-S方程的预处理技术,采用基于界面两侧介质黎曼关系的修正虚拟流体方法对介质边界进行处理;将只能应用于可压缩流动界面模拟的修正虚拟流体方法推广应用于不可压缩流动问题的模拟,数值模拟了气-水运动界面与近水面飞行器的相互影响规律。通过与将水面视为对称面的简化模型对比发现:利用自由运动界面模型计算的NACA6409翼型升力较小,能更准确地反映飞行器流场对水面形状的影响,其结果更为符合实际;文中还对比了翼型距水面不同高度时的结果,得到了翼型受水面影响的强弱与翼型距水面的高度成反比的结论。 展开更多

关键词 地面效应 LEVEL SET方法 修正虚拟流体方法 预处理方法

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采用无网格方法计算含大变形介质界面的可压缩多介质流动

15

作者 王亮 许厚谦 +1 位作者 薛锐 张军 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-5,共5页

采用动态无网格节点追踪自由边界的变形,建立了一套求解可压缩多介质流场的最小二乘无网格方法.将界面定义为具有双重含义的动态无网格节点集合.使用虚拟流体方法处理介质边界节点,构造界面两侧的虚拟节点,根据介质的种类将流场划分为... 采用动态无网格节点追踪自由边界的变形,建立了一套求解可压缩多介质流场的最小二乘无网格方法.将界面定义为具有双重含义的动态无网格节点集合.使用虚拟流体方法处理介质边界节点,构造界面两侧的虚拟节点,根据介质的种类将流场划分为若干个单介质区域.为抑制界面处流动参数的非物理震荡,采用局部界面Riemann问题解更新界面节点和虚拟节点的流动参数值.使用局部点云重构技术处理界面附近的动态点云.引入AUFS格式求解ALE形式Euler方程的对流通量.一维激波管和二维复杂大变形的多介质问题计算结果证明文中提出的动态无网格法是可行的,能够准确地追踪界面的复杂变形,并对界面附近的变形点云进行合理的重构. 展开更多

关键词 无网格法 动态点云 多介质流动 虚拟流体方法

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大密度比和大压力比可压缩流的数值计算 被引量：5

16

作者 陈荣三 周哲玮(推荐) 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期609-617,共9页

将WENO方法、RKDG方法、RKDG方法结合原来的Ghost Fluid方法以及RKDG方法结合改进的Ghost Fluid方法,应用到大密度比和大压力比的单相流以及气-气、气-液两相流的数值计算,并对计算结果进行了比较分析.结果表明,与其它的方法相比,RKDG... 将WENO方法、RKDG方法、RKDG方法结合原来的Ghost Fluid方法以及RKDG方法结合改进的Ghost Fluid方法,应用到大密度比和大压力比的单相流以及气-气、气-液两相流的数值计算,并对计算结果进行了比较分析.结果表明,与其它的方法相比,RKDG方法结合改进的Ghost Fluid方法得到了高分辨率的计算结果,可以捕捉到正确的激波位置,随着网格的加密,计算解收敛到物理解. 展开更多

关键词 改进的ghost fluid方法 大密度比 大压力比 RKDG有限元方法

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多介质流动改进型Level-Set重新初始化方法 被引量：1

17

作者 张学莹 赵宁 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2006年第4期438-443,共6页

根据Level-Set函数在网格点处的值,预估出间断面的位置,并对间断面附近网格点上的LS值作相应调整,使其保持距离函数的性质,能够避免由于重新初始化造成间断面位置移动的问题。数值计算采用高精度WENO格式,对于多个可压缩流问题进行了数... 根据Level-Set函数在网格点处的值,预估出间断面的位置,并对间断面附近网格点上的LS值作相应调整,使其保持距离函数的性质,能够避免由于重新初始化造成间断面位置移动的问题。数值计算采用高精度WENO格式,对于多个可压缩流问题进行了数值模拟,表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 双曲型守恒律 Level-Set方法 WENO格式 间断gfm

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改进的流体模拟固体边界处理算法 被引量：2

18

作者 朱晓临 殷竞存 汪欢欢 《图学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期263-268,共6页

流体模拟是计算机图形学的一个重要研究分支,流体的固体边界处理一直是流体模拟的研究重点,光滑粒子流体动力学(SPH)方法中的镜像粒子法是处理固体边界的一个重要方法。镜像粒子法通过靠近边界的流体粒子在边界外动态生成对应的镜像粒... 流体模拟是计算机图形学的一个重要研究分支,流体的固体边界处理一直是流体模拟的研究重点,光滑粒子流体动力学(SPH)方法中的镜像粒子法是处理固体边界的一个重要方法。镜像粒子法通过靠近边界的流体粒子在边界外动态生成对应的镜像粒子来处理固体边界问题,但随着边界复杂程度的提高,传统的镜像粒子法生成镜像粒子的复杂度也随之提高,模拟效率随之降低。为此,文章对镜像粒子法进行改进,提出一种新的镜像粒子场量求值方法,有效地降低了复杂边界情况下生成镜像粒子的复杂度,且使靠近边界的流体粒子场量更加均匀。仿真实验结果表明,随着流体模拟粒子数的增加以及边界复杂程度的提高,该方法比传统镜像粒子法效率高的优势也更加明显。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法 流体模拟 固体边界处理 镜像粒子法 复杂场景

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基于能量均分原理的微颗粒布朗运动LBM模拟

19

作者 张鸿雁 姜继鼎 +2 位作者 朱洪宇 崔海航 陈力 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2017年第4期561-564,584,共5页

基于格子Boltzmann方法(LBM)结合Ghost Fluid边界格式和格线反弹格式建立了模拟微颗粒布朗运动的动力学模型,在不添加能量方程的情况下,利用能量均分原理对郎之万方程中的布朗力直接执行修正,相对于涨落LBM模型大幅降低了计算量,降低了... 基于格子Boltzmann方法(LBM)结合Ghost Fluid边界格式和格线反弹格式建立了模拟微颗粒布朗运动的动力学模型,在不添加能量方程的情况下,利用能量均分原理对郎之万方程中的布朗力直接执行修正,相对于涨落LBM模型大幅降低了计算量,降低了LBM的人工压缩性和等温假设带来的误差,提高了计算精度.本文模拟了二维圆型颗粒和三维球型颗粒的布朗运动,结果表明,采用该方法模拟所得颗粒运动的平动温度与转动温度均可以达到稳定的热平衡,且与周围流体的温度基本一致,颗粒运动的均方位移与观察时间间隔符合实验结果和理论解,验证了该方法的可行性与准确性. 展开更多

关键词 布朗运动 格子BOLTZMANN方法 ghost fluid 郎之万方程

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R-M界面不稳定性Level Set方法

20

作者 朱君 赵宁 戴嘉尊 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期190-193,共4页

在界面不稳定性的数值研究中最核心的是界面的精确描述。采用SCB格式 ,通过设置一个LevelSet距离函数来标志界面位置 ,在界面两侧采用GhostFluid方法解Euler方程 ,能较准确地跟踪界面的发展 ,且在界面附近不出现非物理振荡。

关键词 界面 不稳定性 LEVEL SET方法 SCB格式 ghost F1uid方法

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