基于虚拟流体方法数值模拟作用在水—弹性固体界面的强激波（英文）

1

作者 史汝超 王光勇 +2 位作者 黄瑞源 王有凯 李永池 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期1023-1032,共10页

文章对强激波与水—弹性固体界面的相互作用进行了数值模拟。基于欧拉方程和弹性动力学方程推导了一个用于处理流固界面的近似黎曼关系。耦合流体区域的欧拉网格和固体区域的拉格郎日网格,用水平集方法追踪流固界面的位置。并分别用五阶... 文章对强激波与水—弹性固体界面的相互作用进行了数值模拟。基于欧拉方程和弹性动力学方程推导了一个用于处理流固界面的近似黎曼关系。耦合流体区域的欧拉网格和固体区域的拉格郎日网格,用水平集方法追踪流固界面的位置。并分别用五阶WENO和双特征线格式离散流体控制方程和固体控制方程及捕捉强激波在流体和固体中的传播。流固界面附近的网格节点用虚拟流体方法求解。文中还将数值结果和强激波作用在水—固壁界面,水—可压缩固体界面得到的结果进行了对比分析及验证。数值模拟结果也表明了推导的近似黎曼关系和虚拟流体方法可很好地适用于水—弹性固体耦合问题。 展开更多

关键词 流固耦合 水下爆炸 虚拟流体方法 水平集方法 欧拉—拉格郎日网格耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

非结构动网格在多介质流体数值模拟中的应用 被引量：5

2

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Level-Set的多介质流体动力学数值分析 被引量：2

3

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

两介质流界面-激波相互作用RKDG方法应用分析 被引量：2

4

作者 冯峰 王强 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期255-261,共7页

为精确模拟多介质流界面运动现象,采用RKDG方法结合虚拟流体方法对气-气、气-液和液-气等多种界面-激波相互作用问题展开研究。数值结果表明,RKDG方法的时空高精度特征使其能够精确、稳健地求解各种复杂界面运动问题。最后,对水下激波... 为精确模拟多介质流界面运动现象,采用RKDG方法结合虚拟流体方法对气-气、气-液和液-气等多种界面-激波相互作用问题展开研究。数值结果表明,RKDG方法的时空高精度特征使其能够精确、稳健地求解各种复杂界面运动问题。最后,对水下激波自由面折射问题用多种DG格式限制器进行了计算,对比了它们的间断捕捉能力。 展开更多

关键词 RKDG 虚拟流体方法 界面运动 限制器

在线阅读 下载PDF 职称材料

Level Set方法在地面效应数值模拟中的应用 被引量：1

5

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

6

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

爆炸驱动液体分散的实验与数值模拟研究 被引量：4

7

作者 任晓冰 陆晓霞 +2 位作者 李磊 严晓芳 任业军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期93-97,共5页

在爆炸作用驱动液体分散的过程中,爆炸冲击波在液体中的传播及其与气液界面间的相互作用,直接影响液体的性质改变和分散形态。利用导爆索在水中爆炸的方法,对此过程进行了实验研究,发现在气液界面处的液体性质已改变,有空化现象存在。利... 在爆炸作用驱动液体分散的过程中,爆炸冲击波在液体中的传播及其与气液界面间的相互作用,直接影响液体的性质改变和分散形态。利用导爆索在水中爆炸的方法,对此过程进行了实验研究,发现在气液界面处的液体性质已改变,有空化现象存在。利用Level-set方法和虚拟流体方法(GFM),对强激波与气液界面相互作用过程进行了数值模拟,通过对计算结果中压力分布和界面形状变化的分析,结合实验结果,进一步表明液体中会有空化现象产生。 展开更多

关键词 爆炸 激波 气-液界面 Level-set方法 虚拟流体方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析 被引量：8

8

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

激波作用下R_(22)气泡射流现象研究 被引量：6

9

作者 王革 关奔 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期707-715,共9页

重物质气泡在平面激波作用下出现射流是一个非常有趣的物理现象,它与气体属性、激波强度密切相关,气泡内外波系结构复杂,值得进行深入探讨.论文采用水平集方法结合真实虚拟流体方法捕捉物质界面,对R22圆柱气泡在平面激波作用下的射流现... 重物质气泡在平面激波作用下出现射流是一个非常有趣的物理现象,它与气体属性、激波强度密切相关,气泡内外波系结构复杂,值得进行深入探讨.论文采用水平集方法结合真实虚拟流体方法捕捉物质界面,对R22圆柱气泡在平面激波作用下的射流现象进行了数值模拟,详细阐述了波系结构在气泡内外的演变过程,总结了导致气泡射流现象形成的典型波系结构特征,从波系结构角度解释了射流形成的原因.论文也对不同强度的激波冲击R22圆柱气泡的情况进行了归纳,发现激波强度对射流现象的出现以及射流结构的尺寸特征有重要影响,得出了R22圆柱气泡能否出现射流结构的临界激波强度,以期对实验结果起到指导与验证作用. 展开更多

关键词 激波 R22气泡 射流 水平集方法 真实虚拟流体方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

空中爆炸问题的高精度数值模拟研究 被引量：6

10

作者 赵海涛 王成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1536-1546,共11页

针对空中爆炸初期强间断和爆炸后期接触间断物理特性,提出了虚拟流体方法(GFM)和真实虚拟流体方法(RGFM)2种界面处理方法相耦合的计算方法。在高密度比、高压力比同时存在的爆炸初期和压力、密度及速度等物理量相接近的爆炸后期,分别采... 针对空中爆炸初期强间断和爆炸后期接触间断物理特性,提出了虚拟流体方法(GFM)和真实虚拟流体方法(RGFM)2种界面处理方法相耦合的计算方法。在高密度比、高压力比同时存在的爆炸初期和压力、密度及速度等物理量相接近的爆炸后期,分别采用RGFM和GFM对物质界面两侧物理量进行处理。采用Local Level Set方法对运动界面进行追踪,并用5阶高精度加权本质非振荡(WENO)格式和3阶TVD Runge-Kutta方法对控制方程进行离散,编制了空中爆炸数值模拟程序,应用该程序对不同高度近地面空中爆炸以及冲击波与挡墙相互作用问题进行数值模拟,模拟结果能够较好地反映空中爆炸中冲击波的产生、传播、反射、绕射及爆炸产物的膨胀等现象,并与经验公式和试验结果吻合较好。证明了该耦合方法能够模拟空中爆炸问题,并且爆炸波在传播过程中具有很好的对称性,为模拟高密度比、高压力比的多物质之间相互作用问题提供了有效的计算方法。 展开更多

关键词 爆炸力学 加权本质非振荡 真实虚拟流体方法 数值模拟 空中爆炸 高精度

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

11

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

激波诱导气泡破碎过程的数值模拟 被引量：1

12

作者 邓树升 谭俊杰 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期811-816,共6页

为了对可压缩多介质流动中介质界面的剧烈变化过程进行模拟,采用发展的含拓扑结构改变的大变形非结构运动网格生成方法处理介质界面运动导致的网格畸变及拓扑变化。采用Riemann解构造出Lagrange界面来显式地追踪多介质界面运动。采用改... 为了对可压缩多介质流动中介质界面的剧烈变化过程进行模拟,采用发展的含拓扑结构改变的大变形非结构运动网格生成方法处理介质界面运动导致的网格畸变及拓扑变化。采用Riemann解构造出Lagrange界面来显式地追踪多介质界面运动。采用改进型虚拟流体方法构造介质界面的边界条件,在介质界面两侧分别求解守恒型的任意朗格朗日欧拉方法方程。对空气激波诱导圆柱氦气泡破碎过程、水中冲击波诱导二维气泡破碎过程进行了模拟,结果表明:该文基于非结构运动网格的多介质界面追踪方法可以有效地处理界面运动引起的拓扑结构改变。 展开更多

关键词 激波 气泡破碎 可压缩多介质流 改进型虚拟流体方法 任意朗格朗日欧拉方法

在线阅读 下载PDF 职称材料