不分裂输运算法在爆炸数值模拟中的运用

【作者】 宁建国； 刘春； 马天宝；

【机构】 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室；

【摘要】 Euler方法是计算物质大变形问题最有效的方法之一,在爆炸与冲击问题的数值模拟中有着十分重要的作用。在传统的二维多介质流体动力学两步欧拉数值方法中,物质的输运计算采用的是维数分裂算法,也就是只考虑沿坐标轴方向相邻网格间的输运问题。本文以Youngs界面重构技术为基础,在输运步的计算中采用维数不分裂算法,即除了考虑相邻四个网格的输运,同时还考虑斜对角网格的输运计算。由纯物质网格出发,给出了不分裂算法的理论基础。然后对两种物质混合网格的不分裂输运算法进行了系统分析,给出了不同输运方向和输运量的情况下,往相邻八个网格输运的所有可能分配方法。通过编程计算对维数分裂和不分裂算法分别验证,模拟结果表明,在网格划分较粗糙的情况下,不分裂输运算法会有效的提高计算精度,从而降低问题的计算工作量,节省计算时间。最后对维数不分裂算法在模拟点源爆炸试验中的计算结果与经验公式进行了对比,两者具有很好的一致性。更多还原