MGFM方法在运动固壁边界问题中的应用

反射边界条件是当前流行的处理运动固壁边界的方法,并取得了很大的成功。但应用于有强非线性波作用的情况下,这种方法被发现精度不够高而且容易产生数值过热现象。本文将处理多介质运动边界的MGFM方法推广到处理运动固壁边界。数值实验证明了MGFM方法在处理运动固壁边界上比反射边界条件更为有效。

Level Set方法和多介质可压缩流

多介质可压缩流问题计算的关键是如何精确的捕获不同时刻物质界面的位置,从而将多介质问题分解成多个单介质问题去处理。Level Set方法的优点是不用显示的追踪物质界面,而用距离函数就能精确定位界面。同时,用Level Set方法追踪界面运动易于处理界面拓扑结构的变化、易于处理大变形问题。本文成功地将Level Set方法应用在二维多介质可压缩流计算。

MGFM在强激波与物质界面作用中的应用

原始的虚拟流方法(GFM)在计算强激波和物质界面作用时无法得到正确的计算结果,而改进虚拟流方法(MGFM)处理这类问题的能力大大提高。本文用Level set捕获物质界面,用MGFM方法定义虚拟流节点参数,Euler方程采用HLLC格式离散求解,完成了强激波和物质界面作用的一维和二维数值实验。结果表明改进虚拟流方法在强激波与物质界面作用中的应用是成功的。

运动激波和气水界面相互作用的数值模拟

采用5阶WENO求解Level set方程捕捉运动界面,利用GFM方法处理流体内界面,再采用2阶迎风TVD求解欧拉方程得到流场解,对冲击波和气泡群相互作用及水下爆炸气体产物膨胀(高压气团群)问题进行了数值模拟,给出了不同时刻压力和密度云图分布和指定点的压力时间曲线。结果表明,该方法可很好地捕捉多个水下爆炸高压气泡的运动界面及其演化图像。