多相反应流体力学的高精度数值方法研究

批准号:
11771055
项目类别:
面上项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
倪国喜
依托单位:
学科分类:
A0504.微分方程数值解
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
勇珩、夏勤智、徐喜华、彭峻、刘晶晶、苏帅
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中文摘要
多相反应过程是工程物理中非常重要的研究对象,它的发生发展是一个复杂的流体动力学过程,探索这些过程多尺度结构的形成机理、实现其科学定量描述与定向调控已成为工程物理发展的瓶颈。本项目拟研究多相反应流的高精度数值方法,主要内容有:(1)研究混合单元的物理量的构造. 基于化学反应区反应物与产物的状态量与反应进程量的关系,构造混合物状态的物理量,包括混合物声速、温度、压力与能量等;(2)研究有限体积格式中的界面流通量.根据混合单元的物理量,求解多相流的黎曼问题,研究高效、稳定的迭代方法,构造单元界面的高精度数值通量;(3)研究高阶数值方法. 基于重构的单元物理量,利用加权的本性无震荡重构技术,构造一种高分辨率适用于多相反应流的高阶格式;(4)实际问题的数值模拟. 将研究成果应用于钝感炸药等问题的数值模拟,特别是JWL类状态方程的爆轰问题,为实际工程问题的设计提供可靠的支撑。
英文摘要
Multiphase reactive process is an important part in engineering physics, its production,development and propagation are complex procedure, because it involves material combination and complex of the equation of states, it is much difficult in numerical simulation, to explore its mechanics of multiscale structure and develop numerical simulation has become an urgent task. This project is devoted to study this problem, which concerns the following problems: 1.To construct the physical variables of the mixed cell. It is based on the equilibrium principle of thermal dynamic to get the physical variables such as sound speed, pressure tempurature and energy. 2.To construct accurate numerical flux of finite volume. This need to construct efficient solver by the new variables, especially the physical variables of mixing cells by efficient iteration,and thus get the fluxes on the boundary. 3.To study the high order numerical reconstruction. It will base on the cell variables to get high order interpolation with the essential non oscillating technics,which can be suitable to the numerical simulation of reactive flow.4.To study its application in detonation problem of the achievement in this project, typcially those problems contain complex equation of states, such as JWL and so on,and provide some useful support for practical engineering design.
多相反应过程是工程物理中非常重要的研究对象,它的发生发展是一个复杂的流体动力学过程,探索这些过程多尺度结构的形成机理,实现其科学定量描述与定向调控已成为工程物理发展的瓶颈。本项目主要研究了多相反应流的有限体积方法,包括CJ与ZND模型。采用有限体积方法,在笛卡尔网格下,采用Level-set方法捕捉界面移动,通过三维切割网格方法重构出显示的,精确的界面位置,在界面上求解黎曼问题来耦合反应流动。利用网格融合概念的预估-矫正方法用以解决小体积切割网格计算稳定性这一难题。本方法对于光滑界面流动的模拟具有二阶精度守恒等优点,并通过高阶插值技术来模拟超大曲率拓扑变化、界面流动,该方法通过处理界面截取的计算单元,来改进直角网格上的标准有限体格式,同时利用level-set法来追踪界面提高精确性。对于反应多相流而言,在界面处是需要求解爆轰流体的Riemann问题,其中的爆轰波速也需要通过level-set方法求出.。此外,加入了基于小波分析和多分辨率分析的自适应方法,,与界面守恒方法相结合,利用高分辨率来模拟多相流。总的来说,该方法有着较高的计算精度,同时又能保持高效的计算效率和内存利用率。大量的数值算例验证了该方法的鲁棒性和数值精度。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1002/fld.4995
发表时间:2021-04
期刊:International Journal for Numerical Methods in Fluids
影响因子:1.8
作者:Min Xiao;Guoxi Ni;Cheng Wang;Tonghui Yang
通讯作者:Min Xiao;Guoxi Ni;Cheng Wang;Tonghui Yang
DOI:10.1016/j.compfluid.2021.104960
发表时间:2021-04
期刊:Computers & Fluids
影响因子:2.8
作者:Shengping Liu;Heng Yong;Shaodong Guo;Yiqing Shen;Guoxi Ni
通讯作者:Shengping Liu;Heng Yong;Shaodong Guo;Yiqing Shen;Guoxi Ni
A nonconvex l1(l1 - l2) model for image restoration with impulse noise
用于脉冲噪声图像恢复的非凸 l(1)(l(1) - l(2)) 模型
DOI:10.1016/j.cam.2020.112934
发表时间:2020-11-01
期刊:JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND APPLIED MATHEMATICS
影响因子:2.4
作者:Liu, Jingjing;Ni, Anqi;Ni, Guoxi
通讯作者:Ni, Guoxi
A multi-resolution method for two-phase fluids with complex equations of state by binomial solvers in three space dimensions
三维空间二项式求解器的复杂状态方程两相流体的多分辨率方法
DOI:10.1016/j.apnum.2021.04.022
发表时间:2021-04
期刊:Applied Numerical Mathematics
影响因子:2.8
作者:马文铧;赵中枢;倪国喜
通讯作者:倪国喜
DOI:10.1016/j.jcp.2021.110309
发表时间:2021-03
期刊:J. Comput. Phys.
影响因子:--
作者:Xiaoyan Hu;Guoxi Ni;Z. Fan;J. Gu;Zhensheng Dai
通讯作者:Xiaoyan Hu;Guoxi Ni;Z. Fan;J. Gu;Zhensheng Dai
曲线/曲面网格上多相反应流的ALE数值方法
- 批准号:12171049
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:51万元
- 批准年份:2021
- 负责人:倪国喜
- 依托单位:
爆轰驱动的复杂流体力学的数值模拟
- 批准号:91530101
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:倪国喜
- 依托单位:
爆轰驱动的多流体系统数值模拟及应用研究
- 批准号:91130020
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:倪国喜
- 依托单位:
多介质流体的移动网格动理学有限体积方法研究
- 批准号:10971016
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:倪国喜
- 依托单位:
国内基金
海外基金
