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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开一种基于求解多介质问题的水下爆炸数值模拟方法及存储介质，涉及流体力学计算领域，方法包括：基于界面位置对计算区域进行分类，划分出三角形网格区域与四边形网格区域，通过不同框架下的DG格式对计算区域进行耦合并对流体力学控制方程进行离散，最后利用Runge‑Kutta时间离散方法实现流体力学控制方程在时间方向上的推进，进而得到任意时刻计算区域内所有网格内的物理量。本发明在界面附近采用Lagrange或ALE方法，网格随流体移动，而在远离界面的位置采用Euler方法，网格固定不变，既保持了Lagrange方法准确捕捉界面且守恒的优点，同时减少了三角形重构区域的大小，提高计算效率。

主权项：1.一种基于求解多介质问题的水下爆炸数值模拟方法，其特征在于，所述方法包括：设定计算区域内初始时刻流体的物理量以及在所述计算区域内构建笛卡尔直角坐标系，并依据所述笛卡尔直角坐标系和初始时刻的流体界面位置对所述计算区域进行网格剖分；在所述流体界面位置两侧预设范围内划分三角形非结构网格，在所述流体界面位置两侧预设范围之外的区域划分四边形结构网格；对网格剖分后的计算区域确定描述流体运动的欧拉方程组；所述描述流体运动的欧拉方程组包括所述四边形结构网格对应的欧拉框架下的描述流体运动的欧拉方程组和所述三角形非结构网格对应的拉格朗日框架或ALE框架下的描述流体运动的欧拉方程组；采用DG格式对不同框架下的所述欧拉方程组变形得到空间离散偏微分方程，将当前各网格t时刻的物理量带入所述空间离散偏微分方程进行空间离散，得到空间离散常微分方程；t=0，1，2，...，T1-1；t=0为初始时刻；采用经典的Runge-Kutta时间离散方法求解所述空间离散常微分方程，得到各网格t+1时刻的物理量；判断三角形非结构网格的变形量是否达到预设的变形条件，得到第一判断结果；若所述第一判断结果为是，则基于t+1时刻的流体界面重新划分三角形非结构网格，并将t+1时刻重划分前网格的物理量映射给t+1时刻重划分后网格，得到t+1时刻重划分后网格的物理量；并令t=t+1，返回步骤“将当前各网格t时刻的物理量带入所述空间离散偏微分方程进行空间离散，得到空间离散常微分方程”；若所述第一判断结果为否，则判断t+1时刻是否达到预设的时刻T1，得到第二判断结果；若所述第二判断结果为否，则令t=t+1，返回步骤“将当前各网格t时刻的物理量带入所述空间离散偏微分方程进行空间离散，得到空间离散常微分方程”；若所述第二判断结果为是，则判断预设的时刻对应的各网格的物理量是否满足预设实验要求，得到第三判断结果；若所述第三判断结果为是，则将初始时刻流体的物理量视为水下爆炸物理实验的初始状态；若所述第三判断结果为否，则调整初始时刻流体的物理量，并返回步骤“依据所述笛卡尔直角坐标系和初始时刻的流体界面位置对所述计算区域进行网格剖分”；其中，采用经典的Runge-Kutta时间离散方法求解所述空间离散常微分方程，得到各网格t+1时刻的物理量，具体包括：根据各网格t时刻的物理量确定t时刻各网格顶点处的网格移动速度；根据t时刻各网格顶点处的网格移动速度确定t+f时刻的各网格顶点的位置；n表示预设的RK时间步；f=1，2，3，...，n-1；基于t+1时刻的各网格顶点的位置确定t+1时刻各网格的物理量；根据各网格t+f时刻的物理量确定t+f时刻各网格顶点处的网格移动速度；根据t+f时刻各网格顶点处的网格移动速度确定t+（f+1）时刻的各网格顶点的位置；基于t+（f+1）时刻的各网格顶点的位置确定t+（f+1）时刻各网格的物理量；判断f+1是否小于n，得到第四判断结果；当所述第四判断结果为是时，则令f=f+1，返回步骤“根据各网格t+f时刻的物理量确定t+f时刻各网格顶点处的网格移动速度”；当所述第四判断结果为否时，则得到各网格t+1时刻的物理量；其中，根据各网格t时刻的物理量确定t时刻各网格顶点处的网格移动速度，具体包括：对每一网格顶点，确定以所述网格顶点为共点的各网格边，记为目标网格边；对每一所述目标网格边，利用以所述目标网格边为公共边的两个相邻网格的物理量计算所述网格顶点处的守恒量；根据所述网格顶点处的守恒量确定每一所述目标网格边两侧的在网格顶点处x和y方向上的流体速度；对每一所述目标网格边，利用所述目标网格边的顺时针法向量将所述目标网格边两侧的在网格顶点处x和y方向上的流体速度转化为沿着所述目标网格边的法向速度和切向速度；对每一所述目标网格边，将所述目标网格边的所述法向速度和所述切向速度转换为沿着x和y方向上流体的速度；对所述网格顶点，利用以所述网格顶点为共点的各目标网格边的转换后的沿着x和y方向上流体的速度计算所述网格顶点处的所述网格移动速度。

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百度查询： 南京航空航天大学 基于求解多介质问题的水下爆炸数值模拟方法及存储介质