采用NGFM(New version of Ghost Fluid Method)处理复杂计算域的固壁边界,用RGFM(Real Ghost Fluid Method)求解气-水界面附近网格节点的状态参数,从而在直角坐标系下对复杂计算域的水下高压气泡膨胀问题进行数值模拟。流场控制方程选用Euler方程,用五阶WENO格式离散空间导数项,二阶Runge-Kutta法离散时间导数项;气-水界面追踪使用Level Set方法,对Level Set方程,用五阶HJ-WENO(Hamilton-Jacobi WENO)和三阶Runge-Kutta法求解。将计算结果与任意坐标系下的结果进行对比,验证了NGFM在笛卡尔网格中处理复杂形状固壁边界的可行性。得到了水下流场压力等值线图、高压气泡的演变过程以及特定点处的压力-时间曲线。计算结果表明,高压气泡在固壁反射激波的作用下,膨胀过程受到抑制;强激波在固壁的反射会导致固壁附近出现大范围的空化流动。
【英文摘要】
We adopted a new version of ghost fluid method(NGFM)to treat the wall boundary in a complex calculation region in Cartesian coordinate system,and real ghost fluid method(RGFM)to predict the flow states at grid nodes just next to the gas-liquid interface.Flow field was solved by Euler equation with 5th-order WENO spatial discretization and 2nd-order Runge-Kutta(R-K)time discretization.We used the level set method to keep track of gas-liquid interface.Level set function was discretized by 5th-order Hamilton-J...
【基金】
国家自然科学基金项目(10902110)
【更新日期】
2015-02-03
【分类号】
O383.1
【正文快照】
1引言水下高压气泡膨胀问题常见于水下爆炸研究。数值模拟此类问题时,如何精确处理高压力比、高密度比的气-水界面一直是难点。Blake等人[1-2]采用边界元方法(Boundary Element Method,BEM)研究了水下爆炸气泡的演化过程;Liu等人[3-5]用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle H
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