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水下爆炸柱形高压气泡膨胀过程的RGFM和高精度格式数值模拟
  • ISSN号:1001-1455
  • 期刊名称:《爆炸与冲击》
  • 时间:0
  • 分类:O382.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学近代力学系,安徽合肥230026, [2]中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621999
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(10902110)
中文摘要:

为了对柱形装药水下爆炸高压气泡膨胀过程进行三维数值模拟,用level set方法追踪气水界面,详细描述了精确对柱形气泡进行level set建模;对于流场,使用Euler方程描述,并用高精度格式(五阶WENO和四阶R-K法)离散空间项和时间项;对于level set方程,使用五阶HJ-WENO离散;用RGFM处理气水界面附近网格节点.给出了水下流场不同时刻的压力云图、柱形高压气泡的形状演变以及流场中几个指定点的压力峰值.通过三维建模和计算验证,用RGFM结合高精度格式可以很好地对柱形高压气泡膨胀问题进行三维数值模拟,同时也可以较精确地追踪高密度比、高压力比的三维气水界面.计算结果表明,柱形高压气泡在膨胀过程中,形状逐渐向椭球形变化;位于固壁附近的柱形高压气泡受固壁反射波的影响,在固壁法线方向上的膨胀会受到抑制;双圆柱形高压气泡膨胀产生的冲击波,可以彼此抑制对方的膨胀。

英文摘要:

This paper presents a 3D numerical simulation of expanding process of high pressure cylindrical bubbles in underwater explosion.Level set method was used to track gas-water interface.The detail on precise definition of initial level set values of cylindrical bubble was also provided.The flow field was solved by Euler equation with fifth-order WENO spatial discretization and fourth-order R-K (Runge-Kutta) time discretization.HJ-WENO was employed to discretized level set equation.The flow states at grid nodes just next to gas-water interface were updated by RGFM algorithm.Pressure cloud pictures at different times,the shape changes of high pressure bubbles and pressure peak at given points were offered.Some interesting conclusions are concluded,as that high pressure cylindrical bubble becomes ellipsoidal gradually during expanding process,the expansion of bubbles nearby the wall is restricted in the normal by reflected wave,and expansion of double cylindrical bubbles is restricted by shock wave from each other.The numerical results also show excellent performance of RGFM and high accuracy scheme when applied to simulation of high pressure cylindrical bubbles expanding.

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期刊信息
  • 《爆炸与冲击》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会 四川省力学学会 中物院流体物理研究所
  • 主编:刘仓理
  • 地址:四川省绵阳市919信箱110分箱
  • 邮编:621999
  • 邮箱:bzycj@caep.ac.cn
  • 电话:0816-2486197
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-1455
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1148/O3
  • 邮发代号:62-131
  • 获奖情况:
  • 力学类、武器工业类核心期刊,《EI》、《CA》收录的科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9112