一种改进的多介质ALE动量重映算法

发布时间：2025-02-06 16:59

　　 传统多介质任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法在解决强间断、大变形等问题时,采用现有的重分重映算法进行计算会出现耗散现象.在计算过程中,为保证计算结果的可靠性并提高算法的鲁棒性,往往需要多次的重分重映计算,导致耗散现象更加严重,甚至出现非物理的计算结果.通过对传统重映算法进行测试和分析研究,发现了重映过程中数值耗散的产生机理,并对传统重映算法进行了改进,使得其在满足质量守恒、动量守恒和能量守恒的基础上,更好地还原重分重映前的物理场空间分布,从而提高了重映算法的计算精度和计算结果的可靠性,有效解决流体力学中强间断、高密度比、高压力比和强冲击等问题.

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图1 新网格单元质量、密度、能量的重映

对于单元网格量,其离散值一般为单元中物理量的平均值,进行物理量重映时,首先应对新旧两套网格进行求交,找出单元的相交部分的体积V(m)c,如图1所示,其中黑色边框为新网格单元,红色边框为旧网格单元.根据质量守恒和能量守恒,已知旧网格单元m的密度、能量等物理量,新的网格单元c的质量和....

图2 新网格单元的节点j处的速度重映

式中:unewj为重映出的新节点控制体T的中心j的速度;PT、mT分别为新节点控制体T的动量与质量.传统的重映方法[1]先计算新节点控制体T与旧网格m相交部分的质量与相交部分形心处的速度的乘积,再对所有与新节点控制体T相交的旧网格单元m求和,以此定义新节点控制体T的动量,

图3 典型算例2维示意图

为使传统重映算法的问题更加突出,在数值计算过程中将CFL条件的系数取的足够小,使得扰动传过一个网格的时间远大于时间步长,并在每个时间步长的计算过程中均进行重分重映计算.计算网格数量为1000×1,网格长度为0.1,计算终止时间为0.07.本文将传统重分重映算法与无重分重映的拉格....

图4 采用传统重映方法、新的重映方法与拉格朗日方法的速度、密度和压力曲线对比

本文将传统重分重映算法与无重分重映的拉格朗日方法(两种方法除了有无重分重映之外没有其他区别)的数值结果进行对比,更加清晰地表现速度的非物理传播现象,拉格朗日方法和传统重映方法计算后以及新的重映方法计算后的密度、压力和速度曲线如图4所示.图4(a)和4(b)为速度分布图,由图可知....

本文编号：4030614