可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方法

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作者 何志伟 田保林 +3 位作者 李理 李海锋 张又升 孟宝清 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期177-190,共14页

在可压缩流动问题的数值模拟领域,激波的高分辨率计算已取得重要进展。但是包含物质界面的可压缩多介质流动的数值模拟还存在诸多数值挑战,主要表现为界面处数值耗散过大和非物理振荡等问题。界面处流体性质的不连续性是造成可压缩多介... 在可压缩流动问题的数值模拟领域,激波的高分辨率计算已取得重要进展。但是包含物质界面的可压缩多介质流动的数值模拟还存在诸多数值挑战,主要表现为界面处数值耗散过大和非物理振荡等问题。界面处流体性质的不连续性是造成可压缩多介质流动问题物理建模与数值方法困难的主要原因。为了建立一套高效的可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方案,本文从数值框架的选择、非守恒方程相容离散、高精度有界格式构造、界面压缩、界面-单介质分区计算方法等多个维度出发,综述近几年我们在可压缩多介质流动问题高精度数值模拟方法方面的研究进展。通过上述多个维度的工作,我们建立了一套适用于可压缩多介质流动问题的低耗散、基本无数值振荡的高精度欧拉数值方法,并成功应用于可压缩多介质大变形流动和界面不稳定性诱导湍流混合等问题的数值模拟。相关数值方法研究成果已集成至武器物理等领域工程数值模拟软件中,为相关工程任务提供了重要技术支撑。 展开更多

关键词 可压缩多介质流动问题 非守恒项 高精度格式 界面压缩 区域分解

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多孔介质/纯流体耦合区域内可压缩气体的流动 被引量：10

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作者 张锡文 李亨 姚朝晖 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期1209-1214,共6页

采用统一形式的修正N S方程描述多孔介质 /纯流体耦合区域的流动 ,提出了方程中用于处理多孔介质内流动的源项确定方法 ,并利用成熟的CFD技术对圆管内具有前后台阶的耦合区域内可压缩气体的流动进行了数值模拟 。

关键词 多孔介质 耦合流动 可压缩流动 数值模拟

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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

3

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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二维多介质流动问题的界面处理方法 被引量：4

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作者 王春武 赵宁 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期114-116,共3页

就二维可压缩多介质流动问题的数值模拟 ,给出了一种新的界面处理方法。通过在界面处构造 Riemann问题 ,利用 Riemann问题的解分别定义界面两边流体的边界条件 ,由于 Riemann问题的解准确地描述了界面处流体的流动状态 ,因此得到了更加... 就二维可压缩多介质流动问题的数值模拟 ,给出了一种新的界面处理方法。通过在界面处构造 Riemann问题 ,利用 Riemann问题的解分别定义界面两边流体的边界条件 ,由于 Riemann问题的解准确地描述了界面处流体的流动状态 ,因此得到了更加准确的界面边界条件。本文将由 Riemann问题的解得到的界面速度外推到整个流场 ,重新定义速度场 ,避免了由于速度的大梯度变化而导致的 Level-Set等值线相互交错 ,因而得到了更加精确的界面位置。利用该方法对水下激波与柱型气泡相互作用问题进行数值模拟 ,结果表明该方法能准确地捕捉各种物理现象。 展开更多

关键词 RIEMANN问题 多介质流动 界面 边界条件 激波

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求解多孔介质中可压缩混溶驱动问题的一类满足极大值原理的数值方法

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作者 孙文涛 鲁统超 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2002年第4期447-453,共7页

多孔介质中可压缩混溶驱动问题是用非线性抛物型方程组来描述的 .用 Potempa格式求其数值解 .证明了构造的求解方法满足极大值原理 ,从而可以保证饱和度的数值解在 [0 ,1 ]范围内这一物理特性 。

关键词 多孔介质 极大值原理 可压缩混溶驱动问题 收敛性 油藏 数值解

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变形双重介质广义流动分析 被引量：24

6

作者 同登科 姜东梅 王瑞和 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期56-60,共5页

对于碳酸盐油藏和低渗油藏的渗流问题 ,传统的研究方法都是假设地层渗透率是常数 ,这样的假设 ,对于地层渗透率是压力敏感的情况 ,对压力的空间变化和瞬时变化将导致较大的误差。本文研究了应力敏感地层中双重介质渗流问题的压力不稳定... 对于碳酸盐油藏和低渗油藏的渗流问题 ,传统的研究方法都是假设地层渗透率是常数 ,这样的假设 ,对于地层渗透率是压力敏感的情况 ,对压力的空间变化和瞬时变化将导致较大的误差。本文研究了应力敏感地层中双重介质渗流问题的压力不稳定响应 ,不仅考虑了储层的双重介质特征 ,而且考虑了应力敏感地层中介质的变形 ,建立了应力敏感地层双重介质的数学模型 ,渗透率依赖于孔隙压力变化的流动方程是强非线性的 ,采用Douglas Jones预估 校正法获得了只有裂缝发生形变定产量生产时无限大地层的数值解及定产量生产岩块与裂缝同时发生形变时无限大地层的数值解 ,并探讨了变形参数和双重介质参数变化时压力的变化规律 ,给出几种情况下典型压力曲线图版 。 展开更多

关键词 广义流动分析 变形双重介质 数学模型 非线性 油藏渗流问题

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基于时空守恒元和解元(CE/SE)方法的孔隙介质多相流动计算 被引量：3

7

作者 杨多兴 张德良 +3 位作者 曾荣树 李国敏 刘耀炜 沙海军 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期189-196,共8页

将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和... 将时空守恒元/解元(CE/SE)方法推广到二维孔隙介质多相流问题的数值计算中,采用人工压缩法耦合速度和压力,同时结合杂交粒子水平集方法捕捉物质界面.提出一套完整的二维欧拉型孔隙介质非稳态多相不可压缩黏性流动计算方案.通过对溃坝和液滴在重力作用下的运动和变形问题的数值模拟,验证了方法的精度和有效性.在此基础上,提出了一个新的孔隙介质两相流物理模型——双层流体顶盖驱动方腔流. 展开更多

关键词 CE/SE算法 杂交粒子水平集方法 孔隙介质 多相不可压缩黏性流动

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可压缩气体定常非Darcy渗流的流动分析及其应用 被引量：7

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作者 李亨 张锡文 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期1-4,共4页

气体通过多孔介质的非Darcy流动具有广泛的工程应用背景 ,因此对多孔介质中的气体非Darcy流动进行流动分析有着非常重要的意义。然而 ,在通常的研究中 ,一般都将气体考虑为不可压缩流体 ,很少考虑气体的压缩性。对于高压气体以较高的速... 气体通过多孔介质的非Darcy流动具有广泛的工程应用背景 ,因此对多孔介质中的气体非Darcy流动进行流动分析有着非常重要的意义。然而 ,在通常的研究中 ,一般都将气体考虑为不可压缩流体 ,很少考虑气体的压缩性。对于高压气体以较高的速度通过多孔介质的情况 ,在进行流动分析时 ,不仅要考虑非Darcy效应 ,还必须考虑气体的压缩性。在本文中 ,对可压缩气体通过多孔介质的定常非Darcy流动进行了一维流动分析 ,得出了多孔介质中气体的压力分布和速度分布。还进一步给出了在高压差和高流速情况下 ,测定多孔介质材料渗透率和惯性系数的方法 ,以及多孔介质材料前后压力差与材料厚度的比 ΔpL 和材料前气流速度u1 展开更多

关键词 可压缩气体 非Darcy流动 多孔介质

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水/气多介质问题的界面处理方法 被引量：2

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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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基于多介质Riemann问题的流体-固体耦合数值方法及其在爆炸与冲击问题中的应用 被引量：2

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作者 姚成宝 付梅艳 +2 位作者 韩峰 闫凯 雷雨 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期340-355,共16页

为提高爆炸与冲击下多介质大变形问题的数值模拟精度,针对具有高度非线性特征、通用形式的Mie-Grüneisen状态方程和流体弹塑性本构方程的多种介质间相互作用问题,提出一种通用、健壮的多介质Riemann问题求解方法,以有效提高物质界... 为提高爆炸与冲击下多介质大变形问题的数值模拟精度,针对具有高度非线性特征、通用形式的Mie-Grüneisen状态方程和流体弹塑性本构方程的多种介质间相互作用问题,提出一种通用、健壮的多介质Riemann问题求解方法,以有效提高物质界面上各物理量的计算精度。结合Euler坐标系下具有锐利界面的守恒型多介质流动数值方法,建立一套能够模拟可压缩流体和弹塑性固体在极端物理条件下大变形动力学行为的数值计算体系。对流体-固体耦合、固体-固体耦合Riemann问题,地下强爆炸、空中强爆炸以及高速冲击等问题开展了数值模拟,计算结果和理论、实测数据符合较好,表明该数值方法能够对典型爆炸与冲击等多介质问题进行有效的模拟。 展开更多

关键词 爆炸与冲击 多介质流动 RIEMANN问题 Mie-Grüneisen状态方程 流体弹塑性模型

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电液伺服摆动马达的密封泄漏与摩擦特性 被引量：1

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作者 李阁强 赵巧莉 +1 位作者 郭冰菁 赵书尚 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期19-23,34,共6页

为了提高电液伺服摆动马达的密封效果,借助于有限元软件ADINA对采用聚四氟乙烯密封件和O形圈的组合密封在不同密封结构、预压缩量和介质压力下进行接触应力分析;由缝隙流动原理推导泄漏量和摩擦力之间的关系;综合考虑密封泄漏量和摩擦力... 为了提高电液伺服摆动马达的密封效果,借助于有限元软件ADINA对采用聚四氟乙烯密封件和O形圈的组合密封在不同密封结构、预压缩量和介质压力下进行接触应力分析;由缝隙流动原理推导泄漏量和摩擦力之间的关系;综合考虑密封泄漏量和摩擦力,确定适合于摆动马达的密封结构形式及预压缩量;利用摩擦磨损试验机测试聚四氟乙烯在相同介质压力、不同频率下的摩擦因数,分析其摩擦情况。结果表明,O形圈预压缩量为20%时具有较好的密封效果;星形密封件具有更高的耐压能力,更适合于摆动马达的应用场合;聚四氟乙烯的摩擦因数随着工作频率的增加而减小,说明其适合在高频率的条件下工作。研究表明,该组合密封符合电液伺服摆动马达的动态性能要求。 展开更多

关键词 电液伺服摆动马达 预压缩量 介质压力 接触应力 缝隙流动

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有限体积格子Boltzmann方法用于近空间连续流区绕流模拟

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作者 皮兴才 李志辉 +1 位作者 彭傲平 张子彬 《载人航天》 CSCD 北大核心 2020年第4期443-451,共9页

针对航天器再入解体形成残骸碎片的近空间绕流计算问题,拓展了格子Boltzmann方法在可压缩流动模拟的能力。引入有限体积隐式格式求解耦合双分布函数格子Boltzmann模型方程及采用圆函数为基础构造的D2Q13离散速度模型;引入IMEX-RK格式进... 针对航天器再入解体形成残骸碎片的近空间绕流计算问题,拓展了格子Boltzmann方法在可压缩流动模拟的能力。引入有限体积隐式格式求解耦合双分布函数格子Boltzmann模型方程及采用圆函数为基础构造的D2Q13离散速度模型;引入IMEX-RK格式进行了时间项离散解决模型方程的源项刚性问题;对Riemann问题、平板双马赫反射问题、RAE2822翼型跨声速绕流等近空间连续流区、可压缩典型案例进行了数值模拟。通过比较分析,初步验证了耦合双分布函数有限体积格子Boltzmann方法对连续流区、可压缩流动的模拟能力;进一步开展了方柱形解体残骸的超声速绕流模拟,得到与N-S方程计算结果吻合一致的绕流结果,证实经改进的耦合双分布函数有限体积格子Boltzmann方法对解体残骸碎片绕流问题具有较好的模拟能力。 展开更多

关键词 航天器残骸 格子BOLTZMANN方法 可压缩流动 刚性问题

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