邻域可变技术及其在闭穴滑移计算中的应用

基于任意多边形网格邻域可变技术,提出一种针对多介质带有间隙计算模型的闭穴滑移计算方法,实现了复杂工程中带有间隙问题的数值模拟.该方法避免了传统算法中以直代曲的缺陷,克服了传统方法由于网格扭曲变形带来的接触点求解的困难.数值模拟结果验证了方法的可行性,体现了算法对间隙闭穴的无缝连接特点.     

二维非结构网格有限体积格式的壁热现象和人工热流方法

基于Noh人工热流方法的思想,推导出任意多边形网格人工热流的格式,将Noh的结构网格人工热流方法推广到任意多边形非结构网格的拉氏有限体积方法中,抑制或消除了壁热现象.几个数值实验,包括Noh激波反射问题和两块钢金属碰撞问题,验证了方法的可行性.     

多介质流体模拟与实验研究进展

1．可压缩多介质流动在惯性约束聚变等领域有着广泛的应用背景,其模拟一直是流体计算领域的难点和前沿问题之一。为了清晰描述自由面和各种物质界面,拉氏方法和ALE方法仍是目前实际计算中的主要计算方法,然而物质界面的大变形一直是难以克服的瓶颈问题。为此我们提出了一种整体ALE计算（GALE）的设想,通过引入混合网格,发展ALE模式下的混合网格模型和界面处理方法,在多个物质区上进行整体的网格重分,有效克服了多介质大变形这一瓶颈困难。     

弹塑性流体力学拉氏自适应网格和网格重分守恒重映数值模拟方法

拉氏自适应重分弹塑性流体力学有限元程序实现了网格完全自适应，具有良好、灵活的非结构自适应网格数据结构，实现了滑移界面两边(接触间断)网格动态调整，网格的细分和合并处理灵活，网格重分和网格自适应模块兼容、守恒重映，网格重分中采用多种方法控制新网格的质量，爆轰计算可采用Lee-Tarver的化学反应率模式。初步数值计算结果表明，弹塑性流体力学拉氏自适应重分数值模拟方法合理，计算结果正确，基本反映了流场的物理结构。     

非结构子网格压力方法

纯拉氏流体力学计算失败的根源是砂漏运动和虚假涡旋,运用子网格拉氏质量与其相关的子网格密度得到子网格压力,子网格压力产生的扰动隅角力能消除这些虚假运动,以便消除困扰拉氏流体力学算法的网格畸变带来的数值计算困难.将包括子网格压力的相容流体算法推广到非结构网格,研制包括非结构子网格压力的相容流体程序,对Saltzman活塞问题进行数值模拟,从数值结果分析可知,非结构子网格压力方法能抑制虚假涡旋,消除砂漏畸变.     

三维多介质欧拉有限体积格式的混合算法

对于多介质欧拉方法，混合网格物理量的计算是其难点和关键点之一。这里提出的方法是运用Yonugs界面重构技术确定出混合网格内物质的界面，界面确定后，混合网格内每一部分可能是非规则的四面体、五面体、六面体或七面体，采用对非规则区域适应性很强的有限体积法对每一部分分别进行计算。这种方法虽然比较复杂，但是它兼有拉氏方法的优点，因此计算出的混合网格内每一部分物质的物理量比较精确。     

欧拉计算程序实现非均质炸药冲击起爆的数值模拟

爆轰的数值模拟研究多采用Lagrangian方法，这是因为Lagrangian网格随质点运动，介质之间的界面用滑移面来描述，故能精确地计算介质的界面。但在遇到网格扭曲和网格变形时，计算往往无法继续进行，这时就要用到网格重分等技术，这无疑增加了人为干预和计算误差。Eulerian方法能计算大变形问题，但不能精确地描述物质的界面，对于模拟平面撞击实验，爆轰波在单种介质中传播，对物质界面几乎没有要求。所以，Eulerian方法在模拟此类问题较Lagrangian方法具有明显的优势。     

流体力学拉氏守恒滑移线算法设计

本文在Wilkins滑移线算法的基础上, 设计了从区网格边人工黏性对主点施加算法. 结合拉氏“相容性格式”, 通过定义“接触力”和“接触力做功”, 利用局部修正内能的方法设计了总能量守恒的流体力学拉氏格式. 该修正方法可保证对称性、守恒性; 提高数值模拟分辨率.     

一种基于MOF界面重构的二维中心型MMALE方法

发展了一种基于MOF（Moment of Fluid）界面重构的二维中心型MMALE（Multi-Material Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法.其中,流体力学方程组采用中心型拉氏方法进行离散求解.混合网格的热力学封闭采用Tipton压力松弛模型.混合网格内的界面重构采用MOF方法,并对MOF方法作了简化和改进.重映步采用一种基于多边形剪裁算法的精确积分守恒重映方法.计算了若干数值例子,包括二维漩涡发展问题、Sedov问题、激波与氦气泡相互作用问题、水中强激波与空气泡相互作用问题、二维RT不稳定性问题等.数值算例表明,该方法具有二阶精度,能够计算界面两侧密度比和压力比很大的问题,并且其健壮性优于交错型MMALE方法,适合计算多介质复杂流体动力学问题.     

多介质流界面高精度自适应欧拉算法

采用欧拉网格自适应算法捕捉多介质流界面,获得了高精度界面特征,对不同物质引入不同位标函数跟踪界面运动,将位标函数方程与流体动力学方程非耦合求解,在笛卡尔坐标系中运用二阶精度有限体积算法,在保持流场守恒条件下,采用多层网格级对笛卡尔网格嵌套细化,实现了多介质流物质界面的高精度自适应跟踪.方法逻辑简单,大大节省了CPU时间,且能够对局部参数急剧变化的流场(如激波)进行自适应跟踪.     

非结构网格上温度扩散方程的能流计算方法

讨论非结构网格上温度扩散方程的能流计算方法.应用有限点方法(Finite Point Method,简称FPM)导出基于有限点两点公式和三点公式的能流计算公式,该公式适用于任意多边形及非匹配网格等非结构网格;给出网格角点温度新的计算公式.数值试验表明:基于两点公式的离散解和基于三点公式的离散解均具有平方阶的收敛速度;基于三点公式的离散解的精度总优于基于两点公式的离散解.     

运动网格上的水下爆炸数值模拟方法

 在对水下爆炸过程的数值模拟中,把水-气介质界面当作一种特殊的内部边界,并且在该边界上的网格节点都有双重定义,分别对应边界两侧的不同介质状态,通过利用HLLC（Harten,Lax,van Leer,Contact）方法求解任意ALE（Arbitrary Largrangian Eulerian Method,拉格朗日-欧拉方程）方程组,以及运用界面跟踪和动网格方法,对一维球对称水下爆炸模型进行了数值模拟。结果表明,所得到的数值计算结果与实验结果吻合得较好,并且在扩展到二维柱对称水下爆炸模型时,同样得到了满意的结果。     

含运动物体流场计算的自适应非结构二维网格生成方法

采用自动插点的Delaunay方法和局部网格重新生成方法,对含运动边界自适应非结构二维网格生成方法进行了系统研究,实现了带有非定常运动物体流场的数值计算,并进行了数值实验.     

基于无结构网格单元中心有限体积法的二维对流扩散方程离散

在无结构网格单元中心有限体积法二维水流模型基础上,建立物质输运对流扩散方程离散模式.通过通量重构法和SOM(Support Operators Method),分别对输运方程的对流项和扩散项进行离散.该离散模式具有空间二阶精度,并适用于任意多边形无结构网格.通过纯对流和纯扩散算例对模型进行检验和验证,结果表明,模型能够较好地模拟物质输运的对流扩散问题.应用模型模拟瓯江河口的盐度输运,通过计算值与实测值对比,进一步检验模型.     

Van der Waals状态方程可压缩多流体流动的PPM方法

基于流体体积分数的混合型多流体数值模型,将Piecewise Parabolic Method（PPM）方法应用于可压缩多流体流动的数值模拟,采用双波近似求解多流体van der Waals状态方程的Riemann问题．模拟高密度比且含有激波的可压缩多流体流动,典型的纯界面平移问题模拟结果表明,在接触间断的界面附近,压力和速度没有任何的振荡且界面数值耗散都被控制在2—3个网格之内;一维和二维算例表明,该数值方法可以有效地处理接触间断、激波和多维滑移线等物理问题,并能够比其它多流体数值方法更精细地模拟多流体交界面．     

黏性激波管的有限体积WENO格式数值模拟

本文采用OpenFOAM软件下实现的一种可实现任意阶数,可应用于非结构网格的有限体积WENO格式对黏性激波管问题进行模拟.模拟中对流项离散采用3阶精度、4阶精度该类WENO格式,网格形式采用结构网格和三角形非结构网格.结果表明,采用该类格式,三角形非结构网格的算精度、效率优于结构网格,3阶精度格式计算效率优于4阶精度....     

基于非结构网格的不可压流动耦合求解器

采用非结构化网格有限容积法求解了不可压N-S方程组,对流项采用GAMMA格式,扩散项采用二阶中心差分格式建立离散方程,用SOAR算法处理压力与速度的耦合关系,得到了一种求解不可压N-S方程的非结构网格耦合求解器。通过方腔顶盖驱动流、后台阶绕流以及方腔自然对流等几个典型的算例,考察了求解器的计算精度及收敛特性,并与SIMPLE算法进行了比较,结果表明该求解器是有效可行的。     

Second-order sign-preserving conservative interpolation (remapping) on general grids

An accurate conservative interpolation (remapping) algorithm is an essential component of most arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) methods. In this paper we describe a local remapping algorithm for a positive scalar function. This algorithm is second-order accurate, conservative, and sign preserving. The algorithm is based on estimating the mass exchanged between cells at their common interface, and so is equally applicable to structured and unstructured grids. We construct the algorithm in a series of steps, clearly delineating the assumptions and errors made at each step. We validate our theory with a suite of numerical examples, analyzing the results from the viewpoint of accuracy and order of convergence.     

三角形网格上多介质流动问题界面处理方法

多介质流动问题的求解一般是在结构网格上实现,而三角形网格对于复杂计算区域具有更好的适应性,本文结合rGFM方法,给出三角形网格上多介质流动问题界面处理方法.利用level-set方法跟踪界面,在界面处构造Riemann问题,得到界面处流体准确的流动状态.通过定义界面边界条件,将多介质流动问题转化为单介质流动问题,利用高精度RKDG方法求解.采用多个算例验证该方法的稳健性和有效性,结果表明该方法能准确捕捉界面和激波的位置,保持界面清晰.