二维多介质欧拉自适应网格方法研究

要对聚能和流场的剧烈变化进行模拟，欧拉方法具有明显的优势。而在这些方面的研究中，所涉及的流场十分复杂，为达到所需的计算精度，必须采用很密的网格才能以较好的分辨率去模拟流场的剧烈变化部分和介质的界面，特别是大空间尺度流场局部细节的数值模拟，有些问题如果用统一网格计算，即使最快的计算机也不能提供足够的分辨率。所以目前计算机的内存和速度限制了整个计算区域的网格细分程度，对计算区域作局部的网格自适应细分、用大的动态空间分辨率划分流场是必要的和迫切的。     

三维多介质欧拉方法混合网格的有限体积计算格式

在采用Youngs界面重构技术的基础上，对三维欧拉方法混合网格的计算格式进行了研究。运用Youngs技术确定界面后，混合网格内每一部分物质一般不再是正规的六面体结构，可能是非规则的四面体、五面体、六面体或七面体。本文采用对非规则网格适应性很强的有限体积法对每一部分分别进行计算，给出了混合网格内每种物质的压力、速度、能量等的计算公式，比较有效地解决了混合网格的计算问题。     

二维高速碰撞问题欧拉数值模拟的混合网格计算

提出了适用于二维平面或轴对称多介质流体力学两步欧拉数值方法中输运计算的混合网格界面处理.在一个混合网格中,将界面近似看作直线.整个方法分为3步:①用混合网格周围的8个网格的介质面积份额确定界面的法线方向;②用混合网格的介质面积份额或体积份额确定界面的直线方程;③用此直线方程求出通过网格边界的流.给出了用此方法所做的测试、数值计算及与其它算法的比较.     

多介质流体力学两步欧拉方法的模型封闭性方法

描述多介质流体力学两步欧拉方法拉氏步中方程的不封闭问题.分析已存在的模型封闭性方法的优缺点,给出根据声速特征的自适应的模型封闭性方法.数值例子表明方法合理可靠,并说明压力弛豫过程在数值计算中的作用.     

三维弹塑性流体力学自适应欧拉方法研究

 研究了三维多介质弹塑性流体力学欧拉数值方法的网格自适应技术,编制了可计算多介质弹塑性流体力学问题的三维自适应欧拉程序,解决了计算弹塑性问题时应用网格自适应方法所遇到的一系列关键问题,如网格细分和合并规则,父网格或子网格物理量的填充,幻影网格的选择、填充及存储方案,插值函数的选择及如何选择时间步长等问题。给出了侵彻、爆轰等弹塑性问题的数值算例,验证了方法的有效性。     

多介质流体力学计算的一种二维非守恒型差分格式

在一维流体力学非守恒型差分格式工作的基础上构造了二维多介质非守恒型差分格式，考查陛的对称性，初步试算了一些模型。     

衬套内爆ALE方法二维MHD数值模拟

早期关于二维磁流体力学方程组的描述都是在Lagrangian或Eulerian坐标内进行的。在Lagrangian描述中，计算网格固定在物体上随物体一起运动，网格点与物质点在物体的变形过程中始终保持一致，因此能准确描述物体的移动界面。但对于大变形问题，物质的扭曲将导致计算网格的畸形而使计算无法进行下去。在Eulerian描述中，网格固定在空间中，因而计算网格在物体的变形过程中保持不变，因此很容易处理物质的扭曲。但对于运动界面，需要引入非常复杂的数学映射，将可能导致较大的误差。     

双层多孔介质内预混燃烧的实验和二维数值模拟

对双层多孔介质燃烧器内丙烷/空气预混燃烧进行实验和数值研究.实验对多孔介质燃烧器内固体温度场分布进行测量分析;数值计算利用商业软件FLUENT6.2,通过添加用户自定义标量方程和用户自定义函数,对有壁面散热的双层多孔介质内预混燃烧进行了二维模拟,并与实验结果进行了比较.结果表明,双层多孔介质燃烧器具有良好的稳定燃烧范围和较低的污染物排放;壁面散热对多孔介质燃烧的影响不可忽视.     

常压DBD二维流体模型的FCT方法数值模拟

根据常压介质阻挡放电流体模型的物理方程,采用固定网格有限差分算法,分别用四阶和六阶相位误差FCT方法模拟求解二维流体连续方程.在均匀的初始条件下研究放电雪崩过程中电子密度的时空演化,具体分析和比较两种算法的差异.FCT方法模拟求解得出的计算结果与气体放电理论吻合较好,是一种具有较好的准确性和高精度的算法.     

二维三温Lagrange流体力学计算中时间步长的自动控制

为解决多介质可压缩二维三温流体力学计算中时间步长的控制问题，提出了控制时间步长的多种约束条件：     

碎片云问题的三维欧拉数值模拟

针对材料超高速碰撞产生碎片云问题进行了多介质弹塑性流体力学欧拉方法数值模拟,介绍了所采用的数学模型、材料模型及相应的计算方法,模拟了铝球超高速碰撞铝板和斜铜柱高速撞击铝板形成碎片云的实验现象。进行了不同碰撞速度下模拟的碎片云形状和实验结果比较,利用经验公式对数值模拟的板靶开孔尺寸进行了分析。数值结果与实验结果、经验公式结果比较,说明多介质弹塑性流体力学欧拉方法能够较好地模拟超高速碰撞产生的碎片云问题,验证了数值方法的有效性。     

移动网格方法求解二维流体力学方程组

移动网格方法是求解发展方程的一种方法，它根据物理解的变化，随时调整网格的疏密。在流体力学问题中，由于激波、接触间断等变化剧烈的区域在全流场中只占很小一部分，使用移动网格方法可以在不减少计算精度的情况下，较大地减少计算量。     

可压缩多介质流体数值模拟中的Level-Set间断跟踪方法

针对可压缩多介质流体的数值模拟,发展了一种Level-Set间断追踪技术,用LS(Level-Set)函数追踪激波和捕捉界面,用Riemann问题解构造带状区域内的虚拟流体状态,对物理量的外推方法、间断附近虚拟流体的构造、间断推进速度的计算等问题进行了研究.最后对可压缩多介质流体一维和二维守恒律方程组进行数值模拟,数值计算采用通量重构的高精度WENO格式,计算结果令人满意.     

二维三温流体力学高性能计算方法研究及程序研制

靶球在辐射驱动下内爆的物理过程是惯性约束聚变（ICF）研究的重要组成部分之一。由于流场的大变形和物理力学过程的复杂性,相关的数值模拟具有相当大的难度。根据研究工作的需求,符尚武等人克服了数值模拟方法上的重重困难,研制成功了二维三温流体动力学程序-LARED-I第一版。该程序是ICF数值模拟中主要的大型程序之一,在应用中取得了多方面的成果。     

多介质流体界面不稳定性程序

研制了二维多介质流体程序，主要包括单介质内高精度流体力学计算，多介质混合网格内各种介质输运过程和压力驰豫平衡过程计算、实际状态方程的黎曼解计算。流体计算分别采用高分辨两步PPM（Parabolic Piecewise Method）算法、TVD（Total Variation Diminishing）算法和FCT（Flux Corrected—Transport）算法，流体界面追踪采用VOF（Volume-of-Fluid）。数值求解可压缩多流体方程组和可压缩VOF方程。二维界面追踪分别采用一阶精度Youngs方法和二阶精度Elivira方法，三维界面追踪采用一阶精度Youngs方法，     

一维多介质可压缩流动数值方法

应用高精度界面追踪方法计算一般状态方程的多介质可压缩流动问题;应用LevelSet技术捕捉界面位置,在界面附近采用守恒数值离散,用双波近似求解一般状态方程Riemann问题,并采用统一高阶PPM格式进行内点和交界面点的计算.一维算例表明,该方法对于光滑区域以及多介质交界面具有二阶精度,能准确地模拟交界面的位置,交界面计算无数值振荡和数值耗散,并能处理一般状态方程的多介质可压缩流动问题.     

二介质激光放大器工作特性的数值模拟

从简明的物理模型出发，首次从理论上模拟了二介质激光放大器的工作特性，表明它能够同时满足输出高能量，超短脉冲放大的要求。对实验中可能遇到的问题进行了模拟，并提出了解决的方法。     

沙漏计时原理二维数值模拟

提出沙漏计时二维数值模型,并用元胞自动机的方法对该模型进行计算机模拟.结果表明由于开口处沙粒的流动而引起的沙堆崩塌行为是一个准周期性振荡过程,开口大小与崩塌总时间近似成线性关系.特殊的开口位置会引起崩塌"拍",且随沙堆高度呈周期性变化.     

二维二相不规则网格的油藏数值模拟

本文采用不规则网格的差分方法,对平面油水模型进行了数值模拟,并用IMPES方法计算了两个实例。例1的计算结果与精确解吻合良好,比Pedrosa的局部加密网格法使用的网格数少而且计算更简便。例2为矩形网格难以计算的问题,应用本文方法也得出了较好的结果。这表明本文的不规则网格差分方法是可靠而简便的,它可以有效地应用于复杂外边界和复杂地层结构的油藏模拟问题。     

保持对称性的二维Lagrange流体力学有限差分方法

广泛应用的二维直角坐标系下的Wilkins有限差分格式在计算一维柱面问题时,通过等角度划分周向网格能够获得严格的对称性,非等角度划分周向网格会产生较严重的不对称性.通过分析Wilkins有限差分格式在处理非等角度划分周向网格的一维柱面问题时破坏对称性的原因,指出周向网格的非等角度划分产生了周向压力分量,从而产生了周向加速度分量和周向运动速度,以此为基础提出一种对该有限差分格式进行修正的方法,将节点处的周向压力分量做算术平均运算,以消除周向压力分量,只剩径向压力分量起作用.因而该修正方法在以任意角度划分周向网格的条件下都能够保持严格的对称性.通过几个典型算例验证该结论,对对称流动,修正方法与原始方法所获得的结果一致,对非对称流动,二者有微小差异.