收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

可压缩多介质流体动力学高精度数值计算方法和网格自适应技术

柏劲松  
【摘要】: 主要研究目的是获得多介质流体流动的高精度数值模拟方法,主要内容包括界面捕捉方程的推导,适用于Euler坐标系的增强型二阶精度非维数分裂有限体积计算格式和三阶精度PPM格式构造,以及发展改进Level Set方法提高捕捉流体界面的能力,发展改进网格自适应技术提高各类方程解的计算精度。 给出的方法具有以下特点:引入界面捕捉方程将切向间断抹平,形式上将多流体计算转化为单一流体计算,数值计算通过解流体动力学和界面捕捉耦合方程组来实现,可以应用的差分格式是任何一种稳定和不产生非物理振荡现象的差分格式,前面提到的两种格式只是其中效果比较好的格式。Level Set方法和网格自适应技术作为提高计算程序能力和计算精度的重要手段,在这个方法中被采用。 本文推广了Shyue的推导界面捕捉和其等效方程的推导方法,他的方法仅适合于Mie-Gnǖneisen型的状态方程使用,文中给出的结果可以适用于具有状态方程为p=Ω(ρ,e,α_1,…,α_n)+(?)(ρ,e,b_1,…,b_n)e的介质,并且在多项式状态方程情况得到检验。 本文提出了实用于多介质流体的增强型二阶精度有限体积欧拉数值计算方法,采用Roe方法近似求解Riemann问题,可以适用于多项式状态方程、“Stiffen gas”状态方程、Jones-Wilkins-Lee爆轰产物状态方程、Cochran-Chan固体炸药状态方程以及HOM状态方程等,并对多介质流体相互作用的一维、二维、三维问题进行数值计算,数值验证了本文给出的高精度差分格式和界面捕捉方法的正确性,两种方法耦合形成的多介质流体数值计算方法是成功的。 本文给出了数值模拟高密度比、高压力比、强剪切流动问题的多介质流PPM计算方法,采用高精度PPM格式数值计算界面捕捉方程和流体动力学方程。能够用于研究“Stiffen gas”状态方程和凝聚介质简化状态方程描述的多介质流体相互作用问题。本文利用给出的计算方法在国内率先开始研究阻抗梯度飞片准等熵加载和超高速发射过程的二维数值模拟。我们给出的计算结果与Sandia实验室超高速发射实验模型的实验结果和CTH程序计算结果是一致的。在国内,超高速发射的数值计算过去一直在一维进行,未见到二维的结果发表。 本文给出了Euler坐标系中多介质流体的二维结构网格自适应方法。数值模拟多介质流体Richtmyer-Meshkov,Rayleigh-Taylor,Helmholtz界面不稳定性,用Level Set函数定义Euler坐标系中界面附近网格自适应判据,使得网格剖分更加合理,既能提高计算精度又能节省计算时间。计算中利用同一模型对比了自适应三级网格剖分和同样均匀细网格耗费的CPU时间,耗费时间比约为1:8。我们也采用过五级剖分,由于均匀细网格的计算量太大无法比较耗费的时间。 根据本文给出的界面捕捉法方法编制的二维、三维多介质流体动力学程序,具有处 理复杂形状界面及拓朴性质变化不可预见的能力,而且编程简单,容易实现。方法的另 一大优点是容易向三维推广。方法所具有的界面分刻耘率不高的缺点可通过文中给出的方 法来解决。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 马东军,蔡勇,孙德军,尹协远;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)[J];中国科学技术大学学报;2002年02期
2 郭晓虎;张林波;;求解可压Navier-Stokes方程的对称超紧致差分格式及其并行算法[J];计算物理;2006年03期
3 程爱杰;;可压缩可混溶驱动问题的有限元方法[J];山东大学学报(理学版);1992年02期
4 徐雕,吴国钏;有限分析方法求解粘性可压缩紊流[J];航空动力学报;1994年01期
5 罗学富,黄克智;可压缩弹塑性扩展裂纹尖端场问题的正确提法及其解[J];中国科学A辑;1988年12期
6 于波;弱可压缩流体流动模型及数值求解[J];长江科学院院报;2001年01期
7 柳洪志;袁洪君;李梵蓓;乔节增;;一类带有非牛顿位势的可压缩Navier-Stokes方程整体强解的存在性[J];数学年刊A辑(中文版);2011年04期
8 ;电子光学[J];中国光学与应用光学文摘;1997年05期
9 柏劲松,陈森华,李平,张展冀;多介质可压缩流体动力学界面捕捉方法[J];爆炸与冲击;2004年01期
10 王慧敏;;一类多点边值问题的数值计算方法的研究[J];吉林省教育学院学报;2006年08期
11 王丽;;数值计算方法教学改革探究[J];科技情报开发与经济;2007年20期
12 罗春晖;宋冀生;;三维轧制问题接触应力的数值分析[J];工程力学;1990年04期
13 周文伯;裘松刚;;超音速瞬变型非定常气动力数值计算方法[J];上海交通大学学报;1993年04期
14 王建军;;三维流场的数值计算方法[J];安徽工业大学学报(自然科学版);1993年03期
15 ;计算数学[J];全国新书目;2001年12期
16 赵存华,樊仲维;一种LD侧面抽运固体激光棒光线追迹的数值计算[J];激光技术;2005年04期
17 聂纯;汪连栋;何洪涛;;RCS数值计算的时域有限体积方法[J];雷达与对抗;2006年01期
18 余志毅;曹树良;王国玉;;叶片式混输泵内气液两相流的数值计算[J];工程热物理学报;2007年01期
19 何文生;肖京平;张彬乾;阎文成;陈真利;;带鳍舵鱼雷流体动力特性的数值计算研究[J];航空计算技术;2007年02期
20 万荣;崔勇;崔江浩;王欣欣;朱文斌;;一种基于有限元原理的养殖网箱耐流特性的数值计算方法[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 包艳;代高翔;;轴流叶轮内流场的数值计算[A];第十八届全国水动力学研讨会文集[C];2004年
2 张林;浦晓波;笪良龙;;BDRM理论中上界面反射系数的数值计算方法[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
3 陈晓东;;大飞机舵面铰链力矩数值计算解决方案[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
4 王侃;余纲林;沈华韵;俞冀阳;李林森;李泽光;马纪敏;李松阳;刘井泉;柴晓明;黄世恩;宫兆虎;李满仓;赵文博;张鹏;;数字反应堆平台建设的研究进展[A];第三届反应堆物理与核材料学术研讨会论文摘要集[C];2007年
5 周泉;陈植武;詹杰民;;蒙特卡罗法的改进:一种新型的快速算法[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
6 耿宝磊;郑宝友;陈汉宝;刘海源;;桩基-重力式复合结构码头下部沉箱波浪力数值计算方法[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
7 王云鹏;杨胜利;郭书英;;含运输巷道的露天矿边坡稳定性分析[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
8 陈伟芳;郑剑;刘靖;石于中;;临近空间稀薄与近连续流动数值计算方法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 李金伟;于纪幸;吴玉林;任绍成;姜明利;;混流式水轮机甩负荷暂态过程的三维数值计算[A];水电设备的研究与实践——第十七次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2009年
10 王保义;;生物媒质体中电磁场分布的计算与实验验证[A];1989年全国微波会议论文集(上)[C];1989年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 柏劲松;可压缩多介质流体动力学高精度数值计算方法和网格自适应技术[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
2 李启兵;应用BGK格式对可压缩混合层的数值研究[D];清华大学;2002年
3 陈立为;具有激波和湍流旋涡分离的可压缩绕流数值研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 王进廷;高混凝土坝—可压缩库水—淤砂—地基系统地震反应分析研究[D];中国水利水电科学研究院;2001年
5 王培生;全回转推进器的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 贾鹏彦;统一坐标系下多介质流体力学计算方法研究[D];中国工程物理研究院;2005年
7 马骋;POD推进器的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 傅德伟;随机二叉树期权定价模型及模拟分析[D];厦门大学;2008年
9 苏欣平;高压容腔三维流场的有限元数值计算及其在球形稳压器优化设计中的应用研究[D];天津大学;2005年
10 王国蕾;可压缩横向射流和旋拧射流的大涡模拟研究[D];中国科学技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钱晓辉;气液固界面LevelSet数值模拟研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 牟宁;基于有限元方法的平板波导场模分析[D];江西师范大学;2009年
3 丁昱;平面闸门的自振特性研究[D];南京航空航天大学;2007年
4 冯福全;二级轻气炮内弹道仿真研究[D];南京理工大学;2008年
5 谢林涛;瞬变电磁快速成像方法的研究[D];重庆大学;2009年
6 解学参;吊舱推进器的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 苏诚;关于快速畸变理论的研究和计算[D];清华大学;2010年
8 赵煜华;侧向加能超高速发射内弹道过程建模与仿真[D];南京理工大学;2012年
9 陈华;可压缩渗流驱动问题的混合有限元和间断Galerkin方法[D];湘潭大学;2004年
10 孙强;降低大型水电站尾水调压井工作面积的研究[D];贵州大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;澳视ATP-3150/3200[N];中国计算机报;2001年
2 王东京;加息不能压缩流动性[N];21世纪经济报道;2007年
3 通讯员 周天顺;日可压缩转运300吨生活垃圾[N];昌吉日报;2007年
4 本报通讯员  陈凯;张集站的“肚量”何以变大[N];人民铁道;2006年
5 辽宁 凌丽;图说墨盒复写器[N];电子报;2007年
6 赵曦;相关价格一路看涨 企业商务成本攀高[N];消费日报;2008年
7 赵升华;活力高坪[N];南充日报;2008年
8 杨阿昭;NetCelera压缩WAN流量[N];中国计算机报;2003年
9 本报记者 闫莹莹;欲迎元宵小高峰[N];中山日报;2006年
10 见习记者 向南;新大洲A子公司放弃海南生产基地[N];证券时报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978