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基于梯度增量level-set方法的复杂物体入水砰击数值模拟
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作者 石伏龙 李洪鑫 +2 位作者 辛建建 袁琪 季孟洁 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期877-886,共10页
复杂结构物自由表面砰击问题,如空投鱼雷、水空无人航行器潜水和高速船出入水,一直是海洋工程领域的研究热点。本文采用梯度增量level-set和虚拟网格法数值模拟复杂结构物的入水砰击,采用时间半隐式有限差分法求解不可压缩Navier-Stoke... 复杂结构物自由表面砰击问题,如空投鱼雷、水空无人航行器潜水和高速船出入水,一直是海洋工程领域的研究热点。本文采用梯度增量level-set和虚拟网格法数值模拟复杂结构物的入水砰击,采用时间半隐式有限差分法求解不可压缩Navier-Stokes方程,虚拟网格法可重构复杂结构物界面插值模块并施加无滑移边界条件,梯度增量level-set法可捕捉非线性自由表面翻卷、射流等物理现象。基于以上方法模拟二维圆柱的常速入水砰击,并与试验和数值结果对比,验证本文数值方法的正确性。最后,数值模拟二维船型剖面和飞机剖面的入水砰击,分析了冲击压力、运动响应、压力分布和自由表面运动随入水角度的变化规律。同时,通过模拟可观察到复杂结构浸入水中后的流体分离、射流和小角度空气腔等典型砰击物理现象。 展开更多
关键词 虚拟网格 浸入边界法 levelset 砰击 复杂结构
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基于Level Set方法的医学图像分割 被引量:48
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作者 朱付平 田捷 +1 位作者 林瑶 葛行飞 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第9期1866-1872,共7页
对图像分割进行了研究,这是医学图像处理中的关键问题之一.提出了一种结合Fast Marching算法和Watershed变换的医学图像分割方法.首先用非线性扩散滤波对原始图像进行平滑,然后利用Watershed算法对图像进行过度分割,最后用改进的Fast Ma... 对图像分割进行了研究,这是医学图像处理中的关键问题之一.提出了一种结合Fast Marching算法和Watershed变换的医学图像分割方法.首先用非线性扩散滤波对原始图像进行平滑,然后利用Watershed算法对图像进行过度分割,最后用改进的Fast Marching方法对图像进行分割.除此之外,根据区域之间的统计特性的相似度重新定义了Fast Marching方法的速度函数.实验结果表明,该方法能够快速、准确地得到医学图像的分割结果. 展开更多
关键词 level set方法 医学图像分割 水平集 图像处理 Watershed变换
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用Level Set方法对水下两个气泡运动的数值模拟 被引量:12
3
作者 赵知辛 王焕然 +1 位作者 李彦鹏 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期11-15,共5页
利用Level Set方法,三维数值模拟了两个气泡的上升运动.通过改变气泡尺寸及位置,研究气泡对在上升过程中的尾迹流及其相互作用规律.数值模拟准确再现了气泡对的变形、吸引或排斥行为,气泡上升速度计算结果与经验关联式结果吻合;气泡周... 利用Level Set方法,三维数值模拟了两个气泡的上升运动.通过改变气泡尺寸及位置,研究气泡对在上升过程中的尾迹流及其相互作用规律.数值模拟准确再现了气泡对的变形、吸引或排斥行为,气泡上升速度计算结果与经验关联式结果吻合;气泡周围的速度场揭示了两个气泡尾迹流的流体动力学作用;对于水平或垂直放置的气泡对,当下方气泡有大于50%的投影面积进入到上方气泡的尾流区时,两个气泡将发生聚并现象. 展开更多
关键词 相互作用的气泡 尾迹流 level set方法
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基于Level Set方法的点采样曲面测地线计算及区域分解 被引量:16
4
作者 肖春霞 冯结青 +2 位作者 缪永伟 郑文庭 彭群生 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期250-258,共9页
点采样物体的几何处理是当前造型领域中的研究热点之一,如何有效地对点采样曲面进行区域分解是几何处理的基础性工作.该文首先提出了一种基于Level Set方法的点采样曲面上两点间最短路径的计算方法,用以解决区域分解中的边界曲线生成问... 点采样物体的几何处理是当前造型领域中的研究热点之一,如何有效地对点采样曲面进行区域分解是几何处理的基础性工作.该文首先提出了一种基于Level Set方法的点采样曲面上两点间最短路径的计算方法,用以解决区域分解中的边界曲线生成问题.为了保证求解Level Set微分方程的稳定性,文章采用移动最小平方(MLS)方法对点采样曲面进行均匀重采样和去噪音处理.在此基础上,又进一步提出了一个基于 Level Set方法的点采样曲面区域拾取算法.最后给出了上述算法在点采样物体的几何处理中的应用实例.实验结果表明该文提出的算法稳定、快速且容易实现. 展开更多
关键词 level set方法 测地线 区域分解 拾取
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求解不可压缩两相流的复合Level Set-VOF方法 被引量:10
5
作者 宋云超 王春海 宁智 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期443-450,共8页
目前,不可压缩两相流问题的数值求解方法主要有VOF方法和Level Set方法等.根据CLSVOF方法基本思想,通过将VOF和Level Set两种方法结合,实现了复合Level Set-VOF方法追踪不可压缩两相流相界面的模拟计算;对比分析了VOF、Level Set和复合L... 目前,不可压缩两相流问题的数值求解方法主要有VOF方法和Level Set方法等.根据CLSVOF方法基本思想,通过将VOF和Level Set两种方法结合,实现了复合Level Set-VOF方法追踪不可压缩两相流相界面的模拟计算;对比分析了VOF、Level Set和复合Level Set-VOF方法计算经典两相流问题的结果.研究结果表明,复合Level Set-VOF方法继承了VOF方法精确构造相界面和Level Set方法精确计算表面张力的优点,能够有效削弱两相流求解过程中出现的虚假流动问题,因此可以更加精确地求解不可压缩两相流问题. 展开更多
关键词 不可压缩两相流 相界面 复合level set—VOF方法 level set方法 VOF方法
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基于Level Set方法的曲线演化 被引量:15
6
作者 杨猛 汪国平 董士海 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第9期1858-1865,共8页
Level Set方法是一种描述曲线以曲率相关的速度演化的有力工具,最近几年在医学图像处理、自然现象的模拟以及计算机视觉等领域得到了广泛的应用.其中,曲线演化后的平滑算法和轮廓跟踪方法是Level Set方法实际应用中的两个关键算法.给出... Level Set方法是一种描述曲线以曲率相关的速度演化的有力工具,最近几年在医学图像处理、自然现象的模拟以及计算机视觉等领域得到了广泛的应用.其中,曲线演化后的平滑算法和轮廓跟踪方法是Level Set方法实际应用中的两个关键算法.给出了一种平滑Level Set距离函数的简单方法.该方法只采用内插值的方式,消除平面上的全部孤立点以及部分可能产生歧义的点,在允许存在部分冗余点的情况下,利用曲线轮廓跟踪算法,得到平面上所有曲线的轮廓.经过实验验证,该方法简单、高效,适应范围广. 展开更多
关键词 level set方法 曲线演化 图像处理 计算机视觉
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Level set方法在空化流动计算中的应用(英文) 被引量:8
7
作者 黄彪 王国玉 +1 位作者 张敏弟 陈维清 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第3期207-216,共10页
文章将Level set方法应用于自然空化与通气空化流动计算中,通过耦合入相间的质量传输方程,建立了一个用于描述气、汽、液多相空化流动的数值模拟方法,分别对绕圆头回转体和Clark-Y型水翼的自然空化流动和绕圆盘的通气空化流动进行了数... 文章将Level set方法应用于自然空化与通气空化流动计算中,通过耦合入相间的质量传输方程,建立了一个用于描述气、汽、液多相空化流动的数值模拟方法,分别对绕圆头回转体和Clark-Y型水翼的自然空化流动和绕圆盘的通气空化流动进行了数值模拟研究,并与实验结果进行了对比,研究结果表明:相较常用的多相流模型(mixture model),Lev-el set方法通过时间和空间上的压缩离散方案,减小了相间界面的扩散,准确地捕捉到了相间的界面,可以有效地运用于空化多相流动。 展开更多
关键词 空化流动 混相模型 level set方法
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充模过程的Level Set两相流模拟 被引量:6
8
作者 杨斌鑫 欧阳洁 +1 位作者 郑素佩 赵智峰 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2729-2736,共8页
采用Level Set两相流方法模拟了熔体充模过程,避免了处理复杂的边界以及用Ghost方法将熔体内的速度值外推到熔体外的情况。分别对型腔水平中面与垂直中面的充模过程进行了模拟。讨论了不同注射速度、不同注射口数量以及不同Reynolds数... 采用Level Set两相流方法模拟了熔体充模过程,避免了处理复杂的边界以及用Ghost方法将熔体内的速度值外推到熔体外的情况。分别对型腔水平中面与垂直中面的充模过程进行了模拟。讨论了不同注射速度、不同注射口数量以及不同Reynolds数对充模过程的影响,得出了不同时刻各种情况下熔体界面的位置与充模过程刚结束时型腔内的压力分布,分析了熔体在型腔内运动的不同阶段的特点及形成不同阶段的原因。结果表明,在注射口宽度与型腔宽度相差不大的情况下,如果采用中低速充模,则整个充模运动过程以比较平稳的扩展性运动为主,充模较完全,熔体不发生破裂,制件效果较好。充模速度越大,熔体达到平稳流动的时间越短,充模过程越短。数值模拟结果与实验结果一致,同时表明Level Set两相流方法在求解拓扑性质发生较大变化问题时具有很大的优势。 展开更多
关键词 注塑成型 level set 两相流 运动界面
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基于Level set方法的微观水驱油模拟分析 被引量:6
9
作者 高亚军 姜汉桥 +4 位作者 王硕亮 李俊键 刘传斌 常元昊 王依诚 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期59-65,共7页
通过引入Level set方法,构建两相界面运移数学表征方法,结合Navier-Stokes方程建立两相微观渗流数学模型,借助有限元方法进行求解,并利用微观玻璃刻蚀模型驱替实验验证数值模拟结果。结果表明,基于该渗流数学模型的数值模拟结果与实验... 通过引入Level set方法,构建两相界面运移数学表征方法,结合Navier-Stokes方程建立两相微观渗流数学模型,借助有限元方法进行求解,并利用微观玻璃刻蚀模型驱替实验验证数值模拟结果。结果表明,基于该渗流数学模型的数值模拟结果与实验结果的吻合度很高。利用Navier-Stokes方程并结合Level set方法实现了两相流体驱替的微观数值模拟,从而为研究微观两相渗流特征及驱油机理提供了一种新方法。在不等径并联喉道单元模型基础上,进行了不同驱替条件下的数值模拟计算,分析了发生孔隙尺度两相窜流的临界喉道直径比的变化特征,结果表明驱替压差及油水两相黏度比越大,越容易发生微观窜流,更易导致在较小喉道中形成微观残余油。本文研究结果为微观水驱油机理的进一步研究奠定了基础。 展开更多
关键词 数值模拟 level set方法 微观水驱油 微观残余油
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基于八叉树自适应网格技术的Level Set运动界面追踪方法 被引量:5
10
作者 殷亚军 李阳东 +3 位作者 涂志新 李文 沈旭 周建新 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期4732-4741,共10页
Level Set方法因能有效地处理界面处复杂的拓扑结构变化以及大变形问题,广泛应用于界面追踪领域。在Level Set方法追踪运动界面时引入八叉树网格技术,通过八叉树网格的细化和粗化技术减少计算网格数量和计算内存并提高计算效率和计算精... Level Set方法因能有效地处理界面处复杂的拓扑结构变化以及大变形问题,广泛应用于界面追踪领域。在Level Set方法追踪运动界面时引入八叉树网格技术,通过八叉树网格的细化和粗化技术减少计算网格数量和计算内存并提高计算效率和计算精度。因为八叉树网格为非均匀网格,其相邻网格的层数值可能不相同,所以不能直接采用WENO格式离散Level Set函数得到网格处的函数值,进而提出八叉树网格离散模型解决这一问题,并提出基于八叉树网格距离场重新初始化方法减少Level Set方法的质量损失,最后将基于八叉树网格技术的Level Set方法应用于两个给定速度场的运动界面模拟算例以及基准件方腔的铸造充型过程的模拟。模拟结果表明该方法可以提高界面的精度,同时改善质量守恒性。 展开更多
关键词 界面追踪 数值模拟 八叉树网格技术 level set方法 网格自适应 模型 优化
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基于Level Set方法对油水和气水两相界面的数值模拟 被引量:8
11
作者 王琳琳 田辉 李国君 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期298-302,共5页
为研究两相界面迁移特性,基于LevelSet方法,建立了求解非定常不可压缩两相界面流动的数值方法。计算中使用结构化网格采用LevelSet函数捕捉两相界面。通过对经典算例的模拟,验证了数值方法对界面捕捉的有效性和精确性。模拟了油滴在水... 为研究两相界面迁移特性,基于LevelSet方法,建立了求解非定常不可压缩两相界面流动的数值方法。计算中使用结构化网格采用LevelSet函数捕捉两相界面。通过对经典算例的模拟,验证了数值方法对界面捕捉的有效性和精确性。模拟了油滴在水中上升、变形,与油层融合的过程,研究了气泡在产生、发展、脱离阶段的变形机理,和表面张力系数对气泡形状的影响。计算结果发现,表面张力系数越大,气泡在发展阶段持续的时间就越长,膨胀的程度也越大,并在脱离时刻,气泡的体积也越大,为进一步研究两相界面迁移特性提供了新的途径。 展开更多
关键词 level set方法 数值模拟 两相流
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Level set函数重新初始化的并行快速步进法 被引量:4
12
作者 黄筱云 董国海 +1 位作者 赵利平 程永舟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期666-671,689,共7页
为提高level set函数重新初始化的计算效率,基于分区并行思想,提出一种快速步进法的并行策略,实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化,讨论了新并行算法的准确性和效率。... 为提高level set函数重新初始化的计算效率,基于分区并行思想,提出一种快速步进法的并行策略,实现level set函数的快速并行重新初始化。通过对圆球、五叶管和圆环管等算例的level set函数重新初始化,讨论了新并行算法的准确性和效率。结果表明,与串行快速步进法相比,并行算法保留了串行算法的精度,仍基本保持在1阶左右,同时显著减少了重新初始化的计算时间,特别在8线程条件下,所获的最佳加速比能够达到5。 展开更多
关键词 level set函数 重新初始化 快速步进法 并行 分区 并行算法 加速比
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用Level Set方法求解具有自由面的流动问题 被引量:12
13
作者 袁德奎 陶建华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期264-271,共8页
为采用 Level Set方法来计算有自由水面的流动问题提出了一种方案.把自由水面视为水和空气的交界面,两种介质用统一的N-S方程求解,在自由面两侧分别采用各自的密度和粘性,并在自由面上给以适当的光滑;采用边界无法求解... 为采用 Level Set方法来计算有自由水面的流动问题提出了一种方案.把自由水面视为水和空气的交界面,两种介质用统一的N-S方程求解,在自由面两侧分别采用各自的密度和粘性,并在自由面上给以适当的光滑;采用边界无法求解双调和方程来确定距离函数;N-S方程用投影法求解.文中给出了二维水池水面振荡和瞬时溃坝问题的算例,可以看出用 Level Set方法求解有自由面流动问题是有效的. 展开更多
关键词 level set方法 自由面 N-S方程 流动 水动力学
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基于Level Set算法的医学图像分割的研究与实现 被引量:3
14
作者 党建武 晁颖 +1 位作者 胡铁钧 张芳 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2008年第10期236-237,265,共3页
提出了一种改进的结合基于阈值分割特点的Level Set方法。首先用滤波器对原始图像进行平滑,然后根据当前曲线找到区域的统计特性,最后根据区域之间的统计特性的相似度重新定义了Level Set方法的演化停止准则,从而提高了算法的准确性和... 提出了一种改进的结合基于阈值分割特点的Level Set方法。首先用滤波器对原始图像进行平滑,然后根据当前曲线找到区域的统计特性,最后根据区域之间的统计特性的相似度重新定义了Level Set方法的演化停止准则,从而提高了算法的准确性和自动性。实验结果表明,该方法具有较好的分割效果和较高的分割效率。 展开更多
关键词 level set方法 阈值分割 医学图像分割
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基于Level-set法的液舱液体晃荡数值模拟 被引量:10
15
作者 方智勇 端木玉 朱仁庆 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第1期62-67,共6页
船舶液舱中液体晃荡现象已引起人们的深刻关注,液体晃荡载荷与效应成为航行中载液船舶安全性评估的重要内容之一。该文基于Level-set法,对一矩形液舱的两种工况下舱内的液体晃荡进行了数值模拟。通过计算,得到了液面起伏和压强的时间历... 船舶液舱中液体晃荡现象已引起人们的深刻关注,液体晃荡载荷与效应成为航行中载液船舶安全性评估的重要内容之一。该文基于Level-set法,对一矩形液舱的两种工况下舱内的液体晃荡进行了数值模拟。通过计算,得到了液面起伏和压强的时间历经,结果显示Level-set方法可有效地模拟液体晃荡问题。 展开更多
关键词 levelset 液舱 液体晃荡 自由液面
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基于Level Set方法的Visible Human Being虚拟人图像处理 被引量:3
16
作者 张坤 罗立民 +1 位作者 舒华忠 杨芳 《安徽大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2005年第4期66-69,共4页
提出了将基于区域的VectorConfidenceConnected的低级分割方法和基于边界的LevelSet高级分割方法相组合的分割方法,使得边界的平滑性得到了保持;既有效地结合了医学专家的医学背景知识,又提高了分割处理的速度,很好的处理了医学图像中... 提出了将基于区域的VectorConfidenceConnected的低级分割方法和基于边界的LevelSet高级分割方法相组合的分割方法,使得边界的平滑性得到了保持;既有效地结合了医学专家的医学背景知识,又提高了分割处理的速度,很好的处理了医学图像中常见的拓扑结构,实验结果表明该方法切实可行。 展开更多
关键词 VECTOR CONFIDENCE Connected方法 level set方法 医学图像 图像分割
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Level set函数快速步进重构并行算法的改进 被引量:4
17
作者 黄筱云 董国海 +1 位作者 常佳夫 蒋学炼 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期836-842,共7页
为提高level set函数快速步进重构过程的并行计算效率,本文提出一种改进的分区并行重构算法。与原有分区并行算法相比,优化了子区域间的同步方案,缩短了level set函数并行重构的计算时间。运用OpenMP多线程技术,建立了相应的并行计算模... 为提高level set函数快速步进重构过程的并行计算效率,本文提出一种改进的分区并行重构算法。与原有分区并行算法相比,优化了子区域间的同步方案,缩短了level set函数并行重构的计算时间。运用OpenMP多线程技术,建立了相应的并行计算模型,实现了圆球、圆环管和哑铃等值面并行重构。并行重构数值结果表明:只要子区域均分初始表面边界,level set函数全局或局部并行重构均具有良好加速比,8线程的最大加速比可接近6。 展开更多
关键词 level set函数 快速步进法 重构 并行算法 多线程技术 OpenMP多线程技术
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应用Level Set方法模拟三维气泡与液滴的运动 被引量:4
18
作者 李彦鹏 关卫省 《地球科学与环境学报》 CAS 2007年第2期217-220,共4页
将Level Set方法与ICE数值格式相结合,建立了求解含有运动界面的不可压缩气液两相流动问题的三维模型及数值解法。应用所建立的模型和算法三维模拟了4种典型气泡和液滴的运动过程,包括气泡从单个喷嘴生成和上升的过程,两个大小不同的空... 将Level Set方法与ICE数值格式相结合,建立了求解含有运动界面的不可压缩气液两相流动问题的三维模型及数值解法。应用所建立的模型和算法三维模拟了4种典型气泡和液滴的运动过程,包括气泡从单个喷嘴生成和上升的过程,两个大小不同的空气气泡在水中自由上升时的相互作用过程,水滴下落冲击水面的过程和水滴与颗粒正向等温碰撞过程。模拟结果表明,所建立的模型与算法能准确方便地捕捉到三维气泡和液滴界面的破碎与融合等拓扑结构的变化,说明Level Set方法是一种行之有效且大有前途的处理气液运动界面问题的方法。 展开更多
关键词 level set方法 模拟 气泡 液滴
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基于变分Level Set方法的图像分割 被引量:3
19
作者 王文杰 封建湖 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第18期68-70,共3页
文章主要利用levelset函数隐式地追踪图像的边界来实现图像分割。在该文中首先给出了一个变分问题以及相应的Euler-Lagrange方程,并且提出了一种求解该方程的数值算法,使得计算速度有了很大的提高。数值算例表明,该水平集算法具有数值... 文章主要利用levelset函数隐式地追踪图像的边界来实现图像分割。在该文中首先给出了一个变分问题以及相应的Euler-Lagrange方程,并且提出了一种求解该方程的数值算法,使得计算速度有了很大的提高。数值算例表明,该水平集算法具有数值稳定性,不会出现振荡现象,可以很好地处理拓扑结构的变化。 展开更多
关键词 图像处理 level set方法 level set函数 图像分割
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Level set方法在自适应Cartesian网格上的应用 被引量:2
20
作者 张军 赵宁 +1 位作者 任登凤 谭俊杰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期438-442,共5页
采用基于自适应Cartesian网格的level set方法对多介质流动问题进行数值模拟。采用基于四叉树的方法来生成自适应Cartesian网格。采用有限体积法求解Euler方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax,van Leer,Contact)近似黎曼解方法。... 采用基于自适应Cartesian网格的level set方法对多介质流动问题进行数值模拟。采用基于四叉树的方法来生成自适应Cartesian网格。采用有限体积法求解Euler方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax,van Leer,Contact)近似黎曼解方法。level set方程也采用有限体积法求解,采用Lax-Friedchs方法计算通量,通过窄带方法来减少计算量,界面的处理采用ghost fluid方法。Runge-Kutta显式时间推进,时间、空间都是二阶精度。对两种不同比热比介质激波管问题进行数值模拟,其结果和精确解吻合;对空气/氦气泡相互作用等问题进行模拟,取得令人满意的结果。 展开更多
关键词 流体力学 自适应Cartesian网格 level set方法 多介质 窄带
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