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《哈尔滨工程大学》 2011年
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气—水可压缩流物质界面的R-M不稳定性研究

谢昌坦  
【摘要】:气-水可压缩流的Richtmyer-Meshkov(R-M)不稳定性的数值模拟是当今计算流体力学领域研究的难点之一。R-M不稳定性是指当激波通过两种不同密度的流体界面时,界面将失稳,扰动将发展,最终导致两种流体强烈混合的物理现象。R-M不稳定性在惯性约束聚变(ICF)、航空航天及爆炸等众多领域均有重要应用。数值求解R-M不稳定性的关键在于运动界面的准确捕获和界面边界条件的合理定义。 由于气体和水的物理属性差别较大,相对于气-气可压缩流,气-水可压缩流的数值模拟要困难很多。目前,国内外的相关学者对气-气界面的R-M不稳定性已经进行了比较深入的研究,而气-水界面的R-M不稳定性则研究较少。为此,本文研究的重点在于气-水界面的R-M不稳定性问题,采用level set方法捕获气-水界面,采用真实虚拟流体方法(rGFM)定义界面边界条件,采用五阶WENO格式和三阶TVD Runge-Kutta方法求解Euler方程的空间项和时间项,由此编制了二维Fortran程序,并应用该程序计算了一系列气-水可压缩流问题。一维问题的数值解与精确解符合较好,验证了程序的正确性和通用性。对于二维问题,包括激波打水滴问题、水下激波打气泡问题和水下爆炸问题,程序清晰捕获了激波、物质界面和各类间断的相互作用,通过改变入射激波的强度分别给出了物质界面的演化过程和涡量的增长规律,计算结果与相应的文献结果符合较好。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O359.1

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