爆炸與沖擊問題的高精度數(shù)值模擬在煤礦瓦斯爆炸、城市反恐以及武器裝備研發(fā)等公共安全和國防建設(shè)領(lǐng)域都具有十分重要的理論價值和工程應(yīng)用前景�；谟邢薏罘址椒ǖ谋ㄅc沖擊問題高精度數(shù)值模擬的關(guān)鍵技術(shù)是如何實現(xiàn)耦合界面的高精度數(shù)值處理。本文緊緊圍繞這一核心問題,系統(tǒng)地開展了基于化學(xué)反應(yīng)Euler/NavierStokes控制方程組復(fù)雜固壁邊界的高精度數(shù)值處理研究以及爆炸產(chǎn)物與氣/液耦合界面和彈塑性大變形問題耦合界面的高精度數(shù)值處理研究,避免了不恰當(dāng)?shù)慕缑嫣幚碓斐蓛?nèi)部流場數(shù)值結(jié)果的污染,提高了界面數(shù)值計算的守恒性和整個程序的魯棒性,實現(xiàn)了在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中火焰加速、爆燃轉(zhuǎn)爆轟、爆轟波傳播以及彈塑性大變形等問題的高精度數(shù)值模擬。本文的主要研究工作及創(chuàng)新點如下:（1）針對熱、力、化耦合的爆炸與沖擊復(fù)雜動力學(xué)問題,構(gòu)建了能夠描述火焰加速、爆燃轉(zhuǎn)爆轟以及爆轟波傳播的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制方程組、空中爆炸及水下爆炸的多物質(zhì)耦合動力學(xué)演化模型以及高速沖擊條件下彈塑性大變形控制方程組。實現(xiàn)了爆炸與沖擊問題控制方程組的局部特征分解,發(fā)展了能夠處理強(qiáng)間斷及大變形問題的高精度有限差分WENO（Weighted Essentia... 

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 高精度數(shù)值方法研究概況
    1.3 高精度邊界處理研究概況
    1.4 爆轟波在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中傳播研究概述
    1.5 多物質(zhì)耦合作用問題研究現(xiàn)狀
        1.5.1 界面追蹤及處理方法概述
        1.5.2 可壓縮大變形問題的研究概述
    1.6 本文的主要工作
第二章 數(shù)學(xué)模型及離散方法
    2.1 引言
    2.2 二維化學(xué)反應(yīng)NS控制方程組
    2.3 二維化學(xué)反應(yīng)Euler控制方程組
    2.4 三維空中及水下爆炸控制方程組
    2.5 彈塑性大變形模型
        2.5.1 彈塑性本構(gòu)關(guān)系
        2.5.2 偏應(yīng)力修正方法
        2.5.3 強(qiáng)度模型
        2.5.4 三維彈塑性動力學(xué)控制方程組
    2.6 高精度有限差分?jǐn)?shù)值方法
    2.7 大規(guī)模并行化方法
    2.8 本章小結(jié)
第三章 高精度邊界處理方法
    3.1 引言
    3.2 ILW方法的基本思想
    3.3 基于兩步反應(yīng)Euler方程組的高精度邊界處理
    3.4 基于化學(xué)反應(yīng)NS方程組的高精度邊界處理
    3.5 WENO類型的高精度插值
    3.6 本章小結(jié)
第四章 多物質(zhì)界面追蹤及處理
    4.1 引言
    4.2 LS方程及重新初始化
    4.3 虛擬流體方法
    4.4 多物質(zhì)界面狀態(tài)求解方法
        4.4.1 通用形式EOS的雙稀疏波求解
        4.4.2 有效性驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 高精度邊界處理在氣相爆轟模擬中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實驗對比驗證
    5.3 不同邊界處理方法對比
    5.4 爆轟波在復(fù)雜管道中傳播機(jī)理研究
        5.4.1 爆轟波對三角柱繞流研究
        5.4.2 爆轟波在U形管道中的傳播
        5.4.3 爆轟波在帶一組凹槽管道中傳播
    5.5 斜爆轟數(shù)值研究
    5.6 障礙物對爆燃轉(zhuǎn)爆轟的影響
    5.7 本章小結(jié)
第六章 多物質(zhì)耦合大變形問題高精度數(shù)值研究
    6.1 引言
    6.2 爆炸實驗驗證
    6.3 環(huán)形隔層消波效應(yīng)數(shù)值研究
        6.3.1 收斂性驗證
        6.3.2 氣體隔層消波機(jī)理
    6.4 彈塑性沖擊大變形問題研究
        6.4.1 泰勒桿沖擊測試
        6.4.2 二維微孔洞坍塌
        6.4.3 銅質(zhì)圓柱沖擊銅質(zhì)靶板
        6.4.4 銅質(zhì)桿高速侵徹鋼板
        6.4.5 三維彈塑性微孔洞坍塌
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]強(qiáng)沖擊問題的物質(zhì)點有限元法[J]. 張雄,廉艷平,劉巖.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2016(18)
[2]空氣自由場中強(qiáng)爆炸沖擊波傳播二維數(shù)值模擬[J]. 姚成寶,李若,田宙,郭永輝.  爆炸與沖擊. 2015(04)
[3]聚能裝藥侵徹混凝土數(shù)值模擬[J]. 許香照,馬天寶,寧建國.  計算機(jī)輔助工程. 2015(02)
[4]水下爆炸氣泡脈動試驗研究[J]. 張姝紅,周華,權(quán)琳,金輝.  爆破. 2014(01)
[5]多功能水中爆炸實驗裝置抗爆性能分析與試驗研究[J]. 伍俊,莊鐵栓,閆鵬,肖玲.  防護(hù)工程. 2013 (04)
[6]EFP侵徹鋼靶板過程的光滑粒子法數(shù)值模擬研究[J]. 蘇文周.  四川兵工學(xué)報. 2013(06)
[7]三維氣相爆轟動態(tài)并行計算程序設(shè)計與開發(fā)[J]. 王成,韓文虎,寧建國.  計算力學(xué)學(xué)報. 2012(06)
[8]爆炸近區(qū)流場的數(shù)值模擬方法研究[J]. 徐春光,白曉征,劉瑜,劉君.  兵工學(xué)報. 2012(05)
[9]空氣隔層對水中沖擊波的衰減特性[J]. 賈虎,沈兆武.  爆炸與沖擊. 2012(01)
[10]沖擊爆炸問題的三維物質(zhì)點法數(shù)值仿真[J]. 張雄,廉艷平,楊鵬飛,李金光,張衍濤,王漢奎,劉巖.  計算機(jī)輔助工程. 2011(04)



本文編號：3180938