為有效提高可壓縮多介質(zhì)流體數(shù)值模擬的精度和穩(wěn)定性,需要準(zhǔn)確描述界面的位置以及界面兩側(cè)介質(zhì)間的相互作用。針對JWL、多項式等具有高度非線性狀態(tài)方程的多種流體間的相互作用問題,提出了一種通用、高效、誤差可控的Riemann問題求解方法,能有效提高物質(zhì)界面上各物理量的計算精度。結(jié)合Euler坐標(biāo)系下的可壓縮多介質(zhì)流體數(shù)值方法,建立了一套能夠模擬具有高密度比、高壓力比以及復(fù)雜狀態(tài)方程的二維多介質(zhì)流體計算體系;結(jié)合網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù),對TNT空中爆炸自由場、TNT爆炸近區(qū)沖擊波反射和水下爆炸等問題進行了數(shù)值模擬,并與實測結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明,數(shù)值計算的爆炸沖擊波參數(shù)與相關(guān)實測結(jié)果一致,表明該方法可用于復(fù)雜環(huán)境下爆炸沖擊波傳播規(guī)律的研究。

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【部分圖文】：

圖1多介質(zhì)流體計算模型示意圖

式中:分別為每種流體的密度、速度和體積比總能;為物質(zhì)界面的單位法向。1.2.1單元邊界數(shù)值通量

圖2一維多介質(zhì)Riemann問題的波系結(jié)構(gòu)

這種初始時刻的間斷一般不滿足Rankine-Hugoniot關(guān)系,在τ>0時會立即分解為若干滿足自相似性質(zhì)的接觸間斷、激波或中心稀疏波。當(dāng)狀態(tài)方程滿足凸性約束時,Riemann問題的解包含左非線性波、右非線性波和中間線性退化的接觸間斷波,如圖2所示。整個流場被分隔為左右常數(shù)初始狀....

圖3JWL-多項式Riemann問題

計算時間為t=8.0×10-5s。數(shù)值計算結(jié)果與參考解的對比如圖3所示,對比結(jié)果表明本研究的數(shù)值方法能夠準(zhǔn)確地捕捉Riemann問題解的波系結(jié)構(gòu),且在激波和物質(zhì)界面附近沒有產(chǎn)生非物理震蕩,說明本研究方法能夠有效處理JWL和多項式等具有高度非線性的狀態(tài)方程。4在爆炸沖擊波計算中的....

圖4不同距離處的沖擊波峰值超壓和沖量

計算得到水下爆炸不同距離處的沖擊波峰值超壓和沖量,并與實驗結(jié)果[18]進行了對比,如圖4所示,兩者符合較好。下面計算一個淺水爆炸問題。計算區(qū)域為[1,1]×[1,1]m,將初始半徑為0.0527m的球形TNT放置在水面下方0.2m處,在初始時刻引爆TNT炸藥,計算爆炸產(chǎn)生的沖....

本文編號：3923881