一、NUMERICAL STUDY OF TWO INTERFACE METHODS FOR COMPRESSIBLE MULTI-FLUID FLOWS（论文文献综述）
任熠[1]（2021）在《可压缩多介质流动数值算法及稠密颗粒群动力学研究》文中研究说明可压缩多介质流动现象广泛存在于自然界、工业应用及国防军事中,其研究具有重要的科学意义和广泛的应用前景。由于涉及的空间和时间尺度范围广泛,这类问题的理论建模和数值模拟面临着巨大的挑战,因此发展解析度高、健壮性好的尖锐数值方法至关重要。为此,本文发展了两种守恒型尖锐界面数值方法:一类为适用于模拟激波与颗粒群相互作用的守恒型尖锐界面数值方法,另一类为适用于模拟二维可压缩广义三相流动的守恒型尖锐界面数值方法。基于所提出的数值方法,对高速气流冲击稠密颗粒群的迁移问题进行了研究。本文的主要工作如下:（1）提出了一种模拟可压缩无粘流中颗粒运动的二阶守恒型尖锐界面数值方法。该方法采用了切割网格方法来解析笛卡尔网格上任意形状的运动颗粒,从而在颗粒表面附近生成非结构的贴体网格,并在远离颗粒的地方保持结构笛卡尔网格。基于任意拉格朗日欧拉（ALE）框架,采用二阶有限体积方法对Euler方程进行离散求解,从而在即使存在运动颗粒的情况下,也可以保证计算过程中质量、动量和能量的守恒。颗粒表面的边界条件是通过求解当地黎曼问题来解决的,颗粒的运动由周围流体施加的力及其与其他颗粒碰撞决定。提出了一种硬球碰撞模型来处理稠密颗粒云中发生的多体碰撞,并确保在碰撞过程中保持动量和能量的守恒。通过与前人文献中提供的实验数据和数值模拟数据进行比较验证了该方法的精确性和鲁棒性。（2）提出了一种适用于模拟二维可压缩广义三相流动的守恒型尖锐界面数值方法。通过采用Regional Level-Set函数追踪界面,不仅便于存储各相界面信息,而且避免在界面附近产生空洞和重叠区域。利用二维三相切割网格方法在笛卡尔网格上重构界面,采用不同界面间断条件来处理广义三相流动问题。该方法不仅可以有效处理三相流体的流动,而且能准确模拟具有复杂固体壁面的两相流动。与之前两相切割网格方法相比,该方法可以有效处理一个网格中存在三种介质的情况。数值算例显示了该方法能够处理包含三相点且具有大密度比和界面拓扑变化的可压缩三相流动。（3）数值模拟研究了高速气流冲击稠密颗粒群的迁移问题。通过研究两种排列构型（规则排列和交错排列）下不同体积分数的颗粒群迁移扩散,发现了在颗粒群上游产生的反射激波强度和下游的透射波强度与颗粒群初始排列构型及初始体积分数密切相关。在激波冲击颗粒群后,尽管下游最后两列颗粒所受高速气流作用最小,却展现出了不同于上游前列颗粒的快速运动模式,会逐列脱离颗粒群。基于颗粒群内部微观结构以及内部流场,揭示了下游两列颗粒快速膨胀剥离的机理。最后基于分形理论得到的压力差模型,推导出了规则排列和交错排列下颗粒群扩散厚度的理论预测,理论预测与数值模拟结果符合良好。
何志伟,田保林,李理,李海锋,张又升,孟宝清[2]（2021）在《可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方法》文中研究指明在可压缩流动问题的数值模拟领域,激波的高分辨率计算已取得重要进展。但是包含物质界面的可压缩多介质流动的数值模拟还存在诸多数值挑战,主要表现为界面处数值耗散过大和非物理振荡等问题。界面处流体性质的不连续性是造成可压缩多介质流动问题物理建模与数值方法困难的主要原因。为了建立一套高效的可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方案,本文从数值框架的选择、非守恒方程相容离散、高精度有界格式构造、界面压缩、界面-单介质分区计算方法等多个维度出发,综述近几年我们在可压缩多介质流动问题高精度数值模拟方法方面的研究进展。通过上述多个维度的工作,我们建立了一套适用于可压缩多介质流动问题的低耗散、基本无数值振荡的高精度欧拉数值方法,并成功应用于可压缩多介质大变形流动和界面不稳定性诱导湍流混合等问题的数值模拟。相关数值方法研究成果已集成至武器物理等领域工程数值模拟软件中,为相关工程任务提供了重要技术支撑。
张威龙[3]（2020）在《喷孔内气穴生成及喷雾近场耦合特性数值研究》文中研究说明优化燃油的喷射和雾化质量是提高内燃机的燃油经济性和降低其排放的最有效途径之一。然而,由于内燃机较高的喷射压力和较小的喷嘴几何尺寸,内燃机喷嘴内流和燃油射流破碎耦合的机理尚不清晰。本文基于改进的欧拉混合多流体-准VOF模型研究内燃机喷嘴内流和近场喷雾耦合特性,从微观过程本质对其物理问题进行深入探究,分析和确定影响喷嘴内流与近场喷雾的各物理参数的作用机制。本文主要完成的工作如下:首先,基于开源程序OpenFOAM框架,本论文建立了空化子模型与欧拉混合多流体-准VOF模型的耦合模型。根据气泡的经典成核理论预测液体燃油内气泡数密度,结合气泡数密度和Rayleigh-Plesset气泡成长动力学方程,建立空化子模型。耦合建立的空化子模型与多流体模型,考虑相间的拖曳力、虚拟质量力和表面张力,同时采用界面压缩技术建立改进的欧拉混合多流体-准VOF模型,改进的欧拉混合多流体模型既能考虑相间质量和动量传递又能捕捉气液界面。通过对比模拟的空化结果和光学喷嘴的实验拍摄图像,证明了改进的欧拉混合多流体-准VOF模型能够精确地预测喷嘴内空化现象。在此基础上,采用改进的混合多流体模型对ECN提供的空化型喷雾C喷嘴进行喷嘴内流和近场喷雾的整体研究。研究发现,在发展空穴中喷嘴内燃油抛物线型的速度分布会导致在空穴区域末端产生脱离壁面的燃油蒸气尾流;在近场喷雾区液体燃油和空气存在较大的速度差,导致气液相间产生很强的拖曳力,特别是在蘑菇形射流头部;近场射流破碎主要分为两个区域:拖曳力导致的蘑菇头破碎区和以空化、湍流、拖曳力三者共同主导的主喷雾区;增加背压会抑制空化形成,但能提高流量系数,增加射流破碎角。其次,应用自主开发的改进的混合多流体-准VOF模型和大涡模拟方法研究了高压内燃机喷嘴内残余气泡对喷嘴内流和喷雾近场的影响。首先根据文献中实验结果验证模型的有效性,结果表明,改进的混合多流体模型预测的主喷雾区瞬态破碎过程与实验高速相机成像结果吻合较好。研究发现,湍流扰动、气液界面处较大的速度梯度以及燃油与空气间的速度差导致了 KH不稳定性;气液密度梯度以及压力梯度会促使RT不稳定性在受扰动的气液界面处形成;残余气泡可以直接增强一次破碎和湍流扰动,特别是在蘑菇形射流头部区域,较大的且距离喷孔入口较近的残余气泡对一次破碎的促进作用更强。再次,基于改进的混合多流体-准VOF模型研究了喷嘴几何形状和高频波动的喷射压力对喷嘴内流和射流破碎的影响。首先对比在恒定喷射压力和100 kHz的正弦规律变化的喷射压力下ECN提供的几何相似的空化型喷雾C喷嘴和非空化型喷雾D喷嘴的喷嘴内流和近场喷雾特征。然后以非空化型喷雾D喷嘴为原型,保持喷孔的进口和出口直径不变,而在距离喷孔入口为喷孔长度的1/4、1/2和3/4处将喷孔直径分别改为160μm,获得三种不同缩放程度的缩放喷嘴,研究喷嘴几何对喷嘴内流和近场喷雾的影响。研究发现,超空化能大幅增强喷嘴内流和射流表面的湍流强度,空化型喷雾C喷嘴的近场喷雾分为两个阶段:超空化形成前的缓慢破碎阶段和超空化形成后的快速剧烈破碎阶段,而非空化型喷雾D喷嘴的射流破碎发展较为缓慢;由于不稳定的空化现象,波动的喷射压力对喷雾C喷嘴射流破碎的影响要大于喷雾D喷嘴射流破碎的影响;缩放喷嘴对射流破碎有促进作用,缩放程度越大对射流的破碎影响越大。最后,构建了可压缩双流体-准VOF模型,模型考虑了表面张力的作用。在工质物性方面,根据实验数据建立以温度和压力为变量的燃油密度状态方程,采用PR状态方程和Sutherland方程分别计算空气的密度和粘度。在湍流涡结构捕捉方面,在可压缩大涡模拟的湍动能方程里添加相间的湍流扰动源项来考虑相间的扰动传递。通过比较不同喷射条件下的质量流量、流量系数、喷雾动量通量和有效射流速度,结果表明数值模拟结果与实验测量值吻合较好。在研究锥形喷嘴射流破碎时发现,射流分为完整液柱区和射流破碎区,完整液柱区的扰动沿着距离喷嘴出口的轴向长度增长,受喷射时间的影响较小,射流破碎区的扰动则随着喷射时间变长而剧烈增长,是射流发生破碎的主要因素;表面张力具有抑制液滴雾化和促进燃油液柱与液带破碎的双重作用;气液界面处较大的速度梯度会引起比较明显的粘性热,环境温度升高会降低空气密度,导致气液相间作用力减弱,射流液核变长。
潘东东[4]（2020）在《复杂岩溶裂隙-管道介质注浆扩散模拟分析方法及应用》文中提出岩溶地区地下工程施工通常伴随着复杂的地质条件,岩溶裂隙-管道纵横交错,地下水径流条件异常复杂,导致突涌水灾害频发且治理难度极大。在地下工程突涌水灾害治理中,注浆是最常用的方法,浆液的扩散运移规律对工程设计和施工具有重要的意义。由于岩溶介质的复杂性导致浆液扩散过程极具隐蔽性,其扩散规律无法被直观的判定,因此复杂岩溶介质三维地质模型的构建是开展注浆扩散机理研究的基础。另一方面,岩溶地区工程地质环境复杂多变,浆液在动水条件下的扩散规律及封堵机理缺乏有效的研究手段,数值计算方法可以实现浆液扩散过程的可视化仿真,但是浆水相互作用理论不完善限制了其推广应用。此外,岩体介质的不同必然导致浆液扩散过程产生较大差异,其中所涉及的注浆扩散理论也将不同,针对复杂的岩溶裂隙-管道介质目前尚缺乏一种统一的注浆模拟分析方法。针对上述问题,本文以理论分析、数值模拟及试验验证为主要研究手段,提出了一种确定与随机相结合的复杂岩溶裂隙-管道介质三维地质建模方法,建立了一种统一的裂隙-管道介质动水注浆扩散模拟分析方法,并开展了数值方法的验证及应用研究,以期为实际工程浆液选型、注浆参数确定以及注浆工艺优化提供理论依据。本文的主要研究工作及成果如下:（1）根据节理、层理在岩体表面的出露特点分别进行数据采集,利用区域生长算法提取面状节理的产状信息;结合三维空间点云数据以及真实图像数据开展人工干预的半自动线状层理信息采集。从几何学、地质统计学的角度给出三维空间中复杂结构面的分组、空间密度分布函数,并编制相应的计算程序,完成裂隙网络模型构建,最终提出了一种裂隙网络确定-随机识别与建模方法（DSIM-Deterministic-Stochastic Identification and Modelling）,降低了岩体内部的不确定性。利用ICMC（Improved Coupled Markov Chain）理论建立了考虑地层变异性的裂隙岩体模型,利用傅里叶变换方法实现了粗糙管道表面模型构建。在现有三维空间数据可视化技术基础上,针对性的开展了石灰石矿山三维空间数据建模分析,探索研究了多源复杂空间数据的一体化管理、空间分析等关键技术,为注浆扩散模拟分析提供了基础模型。（2）提出了注浆分序扩散固化模型与数值模拟方法（SDS-Sequential Diffusion and Solidification）,将注浆过程离散为一个分序扩散固化过程,比传统方法具有明显优势,不同序次浆液注入后服从各自的粘度时变函数,合理表征了浆液粘度变化的时间特性;并基于计算流体力学、多相流理论,追踪和更新不同序次浆液注入后的空间位置变化,进而合理表征了浆液粘度变化的空间特性,最终解决了浆液黏度时空双变难以表征和数值实现的难题。基于SDS方法建立了以粘性不可压缩多相流模型为基础,并采用流体体积法在固定欧拉网格下追踪分序相界面的移动,引入逆梯度处理方法确保了分序相界面的尖锐性,利用通量修正传输算法保证了分序次浆、水相分数的有界性,进而解决了分序次浆、水相界面的精细刻画与界面追踪问题。针对浆液固化期粘度指数增大计算不收敛的关键问题,基于实验测试和理论研究,提出了浆液固化期粘度阈值模型,解决了考虑粘度时空双变、浆液扩散区域空间搜索及浆液扩散形态追踪等复杂问题并存条件下的计算收敛性问题,实现了动水注浆过程浆液扩散与相变固化过程模拟。SDS方法采用统一的多相流理论和数值算法表征不同序次浆液和水的相互作用,模型和数值算法不依赖于被注裂隙或管道的介质特征,同时适用于裂隙层流、裂隙紊流和管道紊流,因此,SDS方法和处理思想统一了裂隙-管道介质的动水注浆模拟分析,避免了不同介质采用不同模型和算法带来的介质耦合模拟问题,实现了裂隙-管道介质浆液扩散过程粘度-压力-速度时空演化全过程仿真分析。（3）开展了 SDS方法在静水、动水条件下裂隙介质的有效性及可行性分析,探究了动水流速对注浆压力的变化、浆液的逆流扩散距离以及顺流扩散形态的影响规律。该模型较为真实的刻画了裂隙动水注浆扩散沉积形态,并进一步在工程尺度验证了该模型在溶蚀宽大裂隙、三维复杂裂隙网络注浆扩散机理研究方面的适用性及可行性。利用管道动水注浆模拟试验系统,开展了速凝类浆液动水注浆室内试验研究,对比验证了 SDS计算方法在管道型动水注浆模拟方面的有效性及可行性,并进一步在工程尺度验证了 SDS方法在粗糙管道动水注浆扩散机理研究方面的可行性,为揭示工程尺度管道介质动水注浆封堵机理提供了合理有效的方法。（4）针对大流量岩溶管道动水注浆封堵难题,利用SDS模拟分析方法揭示了控流降速及双孔联合注浆的作用机理,以期为实际注浆生产提供理论基础,优化注浆设计方案,为合理浆液选型提供依据。管道控流降速以及双孔联合注浆堵水机理方面的研究成果应用于广西平南特大涌水治理工程,指导了注浆方案的设计,实现了大流量岩溶管道的成功封堵,解放了水害影响下的矿产资源。
沈毅[5]（2020）在《守恒型尖锐界面方法及激波诱导的含泡液滴演化动力学》文中提出可压缩多相流现象不仅涉及到大量自然界现象和工程应用,还是流体力学的关键基础科学问题。本文发展了一种适用于模拟可压缩两相流的守恒型尖锐界面数值方法;基于该方法,对平面激波冲击壁面附近含泡液滴和壁面附着含泡液滴两个典型的可压缩两相流问题进行了研究。主要工作内容及研究结论如下:（1）结合切割网格方法和arbitrary Lagrangian-Eulerian（ALE）框架下的有限体积法,提出了适用于模拟二维和三维可压缩多相流的守恒型尖锐界面数值方法。基于笛卡尔网格,首先使用切割网格重构-组装技术在界面附近生成网格边界与界面时时重合的非结构界面网格,而在远离界面的地方保持结构笛卡尔网格;然后在结构-非结构混合网格上,将表征流体运动的守恒型欧拉方程在ALE框架下离散成有限体积方程并进行数值求解。利用切割网格中流体位置的对称性和旋转对称性,显着降低了界面网格生成的复杂性;同时与之前的二维方法（Lin e6 al.,2017）相比,新的网格组装技术有效避免了体积过大的界面网格出现,从而保证了界面附近流动求解的精度。通过模拟几个典型的可压缩两相流动问题验证了本方法的精确性和鲁棒性。（2）数值模拟研究了平面激波冲击壁面附近含泡液滴问题,研究了气泡与液滴同心、左偏心和右偏心三种构型。本文将波系和界面演化的动力学过程分为前、中、后三个时期分别进行了讨论。演化前期,液滴尚未发生明显变形,液滴内锯齿波系及其诱导波系的产生和传播是这一阶段的主要流动特征。我们发现,锯齿波系由液滴内交替的周期性压缩波和膨胀波组成,并在气泡内诱导产生同周期、涟漪状的压缩波系。演化中期,在气流高压和气泡内低压的持续压差作用下,上游和下游液层相向加速运动、液滴迅速挤压变形。由于液层运动加速度和液层厚度成反比,因此左偏心、同心和右偏心三种构型下上游液层运动依次变快、变形依次变大,而下游液层反之。演化后期,上游和下游液层相向撞击,产生水锤激波和反弹射流,撞击时液层厚度和速度的差异导致了反弹射流方向的多样性。（3）数值模拟研究了平面激波冲击壁面附着含泡液滴问题,考虑了纯液滴、同心含泡液滴和偏心含泡液滴三种构型。在纯液滴构型中,主要研究了液滴内压力波传播和液滴能量随时间的变化规律以及液滴界面演化的动力学过程。我们发现液滴内压力波在液滴界面和壁面之间反复地撞击反射,并交替地产生压缩波和膨胀波,它们在液滴内周期性地来回传播并诱导了液滴内能的周期性波动。液滴迎风面驻点和壁面驻点附近的流体由于受到持续高压气流的挤压作用,逐渐向液滴中心凹陷运动;与此同时,液滴45度角处的流体被挤成尖角,随后逐渐演化成细长的液丝。在同心构型中,通过改变气泡初始半径进行对比研究,深入探讨了液滴内塌陷压力波传播、气流中脉冲压缩波传播、气泡振动和液滴能量波动,并揭示了它们之间的关系。我们发现气泡首次塌陷到最小时的液滴动能和气泡初始体积成正相关的线性关系,液滴动能越大导致气泡塌陷越剧烈。气泡塌陷产生的极高压力在液滴内诱导产生高强度的塌陷压力波,其在液滴内周期性传播的规律和纯液滴构型类似,不仅如此,塌陷压力波还在液滴内外界面分别诱导气泡次频振动和气流中同频率脉冲压缩波。在偏心构型下,保持气泡体积不变、改变偏心距离进行对比研究,我们发现气泡越靠近壁面的情况下气泡首次塌陷到最小时的液滴动能越大,因而诱导气泡塌陷越剧烈、壁面最大压强越高;我们还发现当气泡远离壁面、上游液层较薄时,液滴上游会产生逆向射流。
李冬冬[6]（2020）在《激波与伴随蒸发和燃烧的铝液滴相互作用的数值模拟研究》文中研究指明激波与铝液滴相互作用是TBX（Thermobaric explosives）爆炸中的典型问题,涉及可压缩多相流动、液体空化、蒸发及燃烧等复杂的物理化学过程,对其相互作用的研究不仅有助于理解TBX中金属颗粒的燃烧和热释放机制,而且对激波动力学、多相流动及凝聚介质界面不稳定性的研究有重要的学术价值。目前,对这一复杂的伴随蒸发和燃烧的可压缩气/液多介质流动问题仍然缺少深入的研究和认识。激波与铝液滴相互作用的复杂程度给实验和理论研究带来了极大的困难,因此,数值模拟成为了研究此问题的一种高效、经济的手段。近年来,数值方法虽然在铝燃烧、可压缩多相流和激波与可燃气体相互作用等方面取得了长足的发展,但对激波与铝液滴相互作用这一复杂问题,仍然缺少有效的数值工具。因此,本文的主要工作是构造适用的可压缩气/液多介质流动燃烧算法并应用该方法对激波与铝液滴相互作用问题进行研究。具体工作如下:1、深入分析了激波与铝液滴相互作用过程中涉及的复杂现象,建立了相应的物理、化学模型来描述可压缩气/液流动、空化、表面蒸发、燃烧、凝结等现象,开发了一套适用于可压缩气/液多介质流动燃烧的数值方法。该方法利用双通量算法、五阶WENO和三阶Runge-Kutta格式模拟非定常化学反应流,实现了level-set方法、伴随蒸发的气/液界面问题的精确黎曼求解和真实虚拟流体方法的结合。利用典型的一维流动和燃烧问题对算法进行了可靠性和精度检验。2、应用数值方法对激波与气柱、激波与可燃气泡及激波与水柱的相互作用问题进行了模拟。通过与现有实验或理论研究结果的对比验证了数值方法的可靠性,研究了椭圆气柱和气泡结构对物质混合的影响以及激波作用下水柱内部的空化过程及其与波系演化的关联。3、对激波与不考虑蒸发和燃烧的铝液滴相互作用过程进行了数值研究,分析了激波作用铝液滴后的波系演化、空化、液滴变形及流动建立过程。数值模拟获得了不同激波强度下的铝液滴内部波系演化过程,捕捉到了铝液滴内部空化区的多次形成和溃灭过程及铝液滴在激波作用下的扁平/剥离（flattening/stripping）变形模式。数值模拟结果也表明气相区域的非定常流动主要来自于铝液滴背风面的流动分离和界面变形产生的扰动。4、对激波与伴随蒸发和燃烧的铝液滴的相互作用过程进行了数值研究。数值模拟结果清晰地捕捉了铝液滴在激波作用下的蒸发和燃烧过程。与稳态蒸发理论结果的对比表明,激波的作用一方面增强了铝液滴表面的对流,加快了蒸发形成的铝蒸气离开铝液滴表面的速度,促进了铝液滴的蒸发;另一方面增加了铝液滴表面的压力,减小了液滴表面铝蒸气的形成速率,一定程度上抑制了铝液滴表面蒸发。铝液滴的表面蒸发速率由二者的竞争作用决定。在对流的作用下,铝液滴表面的蒸发产物和燃烧产物不断向下游输运,燃烧主要发生在铝液滴的表面和下游旋涡区。燃烧的存在也促进了铝液滴的表面蒸发。综上所述,本文所建立的数值方法适用于可压缩气/液多介质流动燃烧的模拟,不仅可用来开展可压缩气体、液体及气/液高速流动等基础问题的研究,还可以计算包含相变和燃烧等复杂现象的物理化学问题。运用文中构建的数值方法研究了激波与铝液滴的相互作用现象,获得了激波作用下的铝液滴蒸发和燃烧过程,解释了激波对铝液滴蒸发和燃烧的影响,为进一步的研究奠定了数值基础。
陈芳,李平,刘坤,柏劲松,林健宇,季路成[7]（2019）在《基于PPM的界面压缩方法研究》文中进行了进一步梳理高精度多组分分段抛物线法（Piecewise Parabolic Method,PPM）在对可压缩多相流问题进行模拟计算时,在不同组分交界面上存在界面扩散。为此,通过引入包含界面压缩和密度修正的人工界面压缩方法,抑制界面扩散现象。采用一个界面函数表示运动的物质界面,在多组分质量守恒方程和输运方程中添加考虑人工压缩和人工黏性的压缩源项,并在伪时间内采用二阶中心差分法和两步Runge-Kutta方法进行离散求解,采用Strang型分裂格式实现了整体算法的时间二阶精度。一维与二维数值模拟试验表明,结合人工界面压缩之后的PPM能有效抑制界面上数值扩散问题,在长时间的数值模拟中,人工界面压缩能够将扩散界面厚度维持在一定网格之内且保持界面形状不改变,尤其对于涉及稀疏波的问题,如激波引起的水中气泡坍塌,界面压缩效果更为显着。
张嫚嫚[8]（2019）在《气液两相流界面追踪方法的数值研究》文中研究表明气液两相流广泛存在于生活、工业中,其中运动界面是存在于气液两相流中重要的组成部分,气液两相流的运动,会带动界面不断运动,进而产生复杂的界面现象。捕捉到的界面的各种现象,不仅可以得到更多气液相互作用的内在机理,同时对生活和工业都有巨大的影响。如何处理两相流,进而得到相界面,主要有两种方法,一种是表面法—显示追踪法,另一种是体积法—隐式追踪法,或者是欧拉方法和拉格朗日方法。界面追踪方法中拉格朗日方法和欧拉-拉格朗日方法计算效率低、不适用大变形、不能应用于三维数值计算模型。在VOF（Volume of Fluid）和Level Set的基础上,研究了一种效率高、界面清晰、适用于三维模型的计算气液两相界面迁移特性的欧拉运动界面追踪方法,该方法将“?”状相邻单元Youngs方法用于运动界面重构,将Youngs-VOF和Level Set通过几何方法耦合,提高运动界面精度,克服了VOF和Level Set方法存在的缺陷,避免了利用高阶导数本身的稳定性去求解Level Set对流方程和距离函数方程。“?”状相邻单元Youngs方法避免了数值耗散、数值色散性以及非线性效应引起的捕捉界面模糊的情况。Youngs-VOF耦合Level Set方法既保证了计算界面时的稳定性,与拉格朗日方法相比又提高了计算效率。首先,利用Youngs-VOF耦合Level Set方法对经典刚体平移运动和剪切流场中圆形运动界面模型进行数值计算,其中压力-速度耦合算法使用的是PISO（Pressure Implicit with Splitting of Operators）算法,动量方程使用二阶迎风格式离散化,Level Set方程使用一阶迎风格式离散化,剪切流场使用UDF编码。通过与文献VOF方法进行对比,Youngs-VOF耦合Level Set方法能更好的保持刚体的形状,相界面的捕捉更加清晰,锐利。其次,利用Youngs-VOF耦合Level Set方法与VOF方法对单个气泡在水中上升过程数值计算,其中压力-速度耦合算法使用的是PISO算法,动量方程使用二阶迎风格式离散化,Level Set方程使用一阶迎风格式离散化。通过与实验对比验证了Youngs-VOF耦合Level Set方法的有效性并比VOF方法捕捉界面更清晰、锐利。最后,通过利用Youngs-VOF耦合Level Set方法对溃坝--自由表面流动过程数值计算并与实验进行对比,其中压力-速度耦合算法使用的是PISO算法,动量方程使用二阶迎风格式离散化,Level Set方程使用一阶迎风格式离散化。通过与实验进行对比验证了Youngs-VOF耦合Level Set方法的稳定性以及对三维数值模型的适用性。
王震[9]（2019）在《初始条件对非经典Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响数值研究》文中研究说明Richtmyer-Meshkov（RM）不稳定性及其诱导的湍流混合现象由于其广泛的应用,在学术界占据着重要的地位。但是,以往的研究多数聚焦于初始条件对强度均匀分布的平面激波加载扰动界面引起的RM不稳定性（以下称为“经典RM不稳定性”）的影响。本文构造了波阵面呈现正弦函数分布的非平面激波及强度非均匀分布的激波,通过数值模拟手段分析了不同的入射激波、扰动界面及流场等初始条件下,这两种激波诱导的RM不稳定性的演化规律。在此基础上,考虑凝聚介质的强度属性,初步探究了其自由面上的初始宏观缺陷在冲击加载条件下的失稳现象。为了便于叙述,本文中将非平面激波、强度非均匀激波引起的界面不稳定性及凝聚介质界面失稳统称为“非经典RM不稳定性”。针对非平面激波引起的RM不稳定性,分析了考虑反射激波的条件下,非平面激波初始相位、非平面激波及物质界面初始振幅、密度呈现高斯函数分布的非均匀流场对其演化的影响。数值模拟结果表明,非平面激波初始冲击物质界面后,界面区域出现了涡对。由于涡对的影响,非平面激波诱导的RM不稳定性显着不同于经典RM不稳定性,且主要体现在反射激波加载前的阶段。非平面激波初始相位为0时,涡对对界面扰动的发展起促进作用;随着非平面激波相位的增大,涡对的抑制效应逐步凸显,因而界面扰动振幅呈现减小的趋势。在0与π两种极限相位条件下,非平面激波初始振幅增大,界面附近局部总环量分别增大与减小,因而界面扰动振幅呈现相应的变化规律;物质界面初始扰动振幅增大,界面处沉积的涡量和环量增加,从而界面扰动振幅变大;流场非均匀系数越小,流场中速度脉动及负环量数值越大,界面扰动振幅越大。反射激波加载后,非平面激波初始相位与振幅、流场非均匀性的影响逐步弱化;但是,物质界面初始振幅依然对界面扰动的发展有一定的影响。针对强度非均匀激波诱导的RM不稳定性,分析了考虑反射激波的条件下,非均匀激波强度分布函数、物质界面初始振幅与波长及激波-界面初始距离对界面演化的影响。结果表明,强度非均匀激波初始加载后至反射激波加载前阶段,界面扰动振幅的增长规律与经典RM不稳定性差异明显;物质界面初始扰动振幅越大或初始波长越小,扰动增长越快;非均匀激波强度分布函数对界面演化的影响不明显。反射激波冲击物质界面后,非均匀激波强度分布函数的影响逐渐显着,而物质界面初始扰动振幅与波长的影响则逐渐减弱。在整个计算时间内,激波-界面初始距离对界面演化的影响均不明显。针对凝聚介质自由面宏观缺陷在冲击加载条件下的失稳现象,初步分析了初始缺陷形状及本构模型的影响。结果表明,凝聚介质自由面失稳现象仍然可以通过斜压机制进行解释。初始缺陷形状不同时,凝聚介质自由面失稳、破碎及喷射过程存在差异。此外,由于凝聚介质具有强度属性,其比气体物质界面失稳过程更为复杂,会受到材料本构模型的影响。
刘铁钢,许亮[10]（2019）在《模拟多介质界面问题的虚拟流体方法综述》文中进行了进一步梳理虚拟流体方法为模拟具有清晰物质界面的多介质流动问题提供了一种简便途径.尤其基于多介质Riemann问题解的修正虚拟流体方法及其变体,能够真实考虑到界面附近非线性波的相互作用和物质性质的影响,可以有效解决各种界面强间断等挑战性难题,具有巨大的工程应用潜力.文章重点回顾了虚拟流体方法的发展历史,总结和对比了各种代表性版本在模拟可压缩多介质流时的界面条件定义方式和多维推广方式,并介绍了该方法的设计原则和精度分析方面的研究进展.文章还回顾了该方法在其他更广泛和更具挑战性典型科学问题中的最新应用进展,并对方法的优势和特点进行了总结.
二、NUMERICAL STUDY OF TWO INTERFACE METHODS FOR COMPRESSIBLE MULTI-FLUID FLOWS（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、NUMERICAL STUDY OF TWO INTERFACE METHODS FOR COMPRESSIBLE MULTI-FLUID FLOWS（论文提纲范文）
（1）可压缩多介质流动数值算法及稠密颗粒群动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 激波与颗粒群相互作用 |
| 1.2.2 激波冲击颗粒群数值算法 |
| 1.2.3 可压缩三相流数值方法 |
| 1.3 本文工作 |
| 第二章 激波冲击颗粒群的二阶守恒型尖锐界面数值方法 |
| 2.1 流体-颗粒相互作用模型 |
| 2.2 流动控制方程 |
| 2.2.1 颗粒运动控制方程 |
| 2.2.2 流固耦合 |
| 2.2.3 碰撞模型 |
| 2.3 切割网格方法 |
| 2.3.1 固体边界的重构 |
| 2.3.2 边界非结构网格的组装 |
| 2.4 数值离散 |
| 2.4.1 ALE框架下的有限体积法 |
| 2.4.2 守恒型变量的计算和重新分配 |
| 2.4.3 固体运动的拉格朗日求解器 |
| 2.4.4 算法流程 |
| 2.5 结果和讨论 |
| 2.5.1 多颗粒碰撞问题 |
| 2.5.2 超声速气流经过固定圆柱问题 |
| 2.5.3 激波冲击柱体起动问题 |
| 2.5.4 激波与颗粒群相互作用问题 |
| 2.5.5 超声速流中颗粒在受限通道中的迁移问题 |
| 2.5.6 高速气流中三维球形颗粒之间的相互作用 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 二维可压缩广义三相流动的守恒型尖锐界面数值方法 |
| 3.1 广义三相流动问题 |
| 3.1.1 界面追踪 |
| 3.1.2 流动控制方程 |
| 3.2 数值方法 |
| 3.2.1 ALE框架下的有限体积法 |
| 3.2.2 广义界面黎曼问题 |
| 3.2.3 界面推进和重新初始化 |
| 3.3 切割网格方法 |
| 3.3.1 切割构型的定义与划分 |
| 3.3.2 界面非结构网格的组装 |
| 3.3.3 守恒型变量的计算和重新分配 |
| 3.4 算法流程 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.5.1 多介质激波管问题 |
| 3.5.2 可压缩三相点问题 |
| 3.5.3 激波与多介质气泡的相互作用 |
| 3.5.4 高速液滴撞击曲壁面问题 |
| 3.5.5 圆柱匀速入水问题 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 高速气流冲击稠密颗粒群的迁移问题 |
| 4.1 物理问题描述 |
| 4.2 计算验证 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 波系演化 |
| 4.3.2 颗粒的迁移运动 |
| 4.3.3 颗粒群扩散厚度变化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 附录A 碰撞速度计算 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（2）可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方法（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 高精度数值模拟方法 |
| 1.1 基本要求 |
| 1.2 数值框架的选择 |
| 1.2.1 过界面非物理振荡现象 |
| 1.2.2 数值方案引起的非物理振荡机制分析 |
| 1.3 非守恒方程相容离散 |
| 1.4 高精度有界数值格式构造 |
| 1.5 界面压缩 |
| 1.6 界面-单介质分区计算方案 |
| 2 应用 |
| 3 结论 |
（3）喷孔内气穴生成及喷雾近场耦合特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 英文缩略词 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 内燃机喷嘴内流研究进展 |
| 1.2.1 内燃机喷嘴内流的流动状态类型和空化原理 |
| 1.2.2 空化现象的实验研究 |
| 1.2.3 空化模型研究 |
| 1.3 内燃机近场喷雾的研究进展 |
| 1.3.1 射流破碎机理 |
| 1.3.2 近场喷雾的实验研究 |
| 1.3.3 近场喷雾的数值研究 |
| 1.4 当前研究的不足与局限性 |
| 1.5 本文主要研究思路和内容 |
| 2 喷嘴内流和近场喷雾的数学模型 |
| 2.1 CFD开源工具 |
| 2.1.1 OpenFOAM的介绍 |
| 2.1.2 有限体积法 |
| 2.1.3 数值算法 |
| 2.1.4 边界条件 |
| 2.2 欧拉多流体模型 |
| 2.2.1 守恒控制方程 |
| 2.2.2 相间动量交换模型 |
| 2.3 界面压缩技术 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.4.1 雷诺平均法 |
| 2.4.2 大涡模拟 |
| 2.5 水力特性参数的定义 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于改进的混合多流体模型对喷嘴内流和近场喷雾的研究 |
| 3.1 混合多流体-准VOF-空化耦合模型构建 |
| 3.1.1 相方程 |
| 3.1.2 压力泊松方程 |
| 3.1.3 空化子模型的建立 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.2.1 网格无关性验证 |
| 3.2.2 空化模型验证 |
| 3.3 喷嘴内流和近场喷雾耦合的机理研究 |
| 3.3.1 ECN喷雾C喷嘴的几何模型 |
| 3.3.2 大涡模拟有效性验证 |
| 3.3.3 喷嘴内流分析 |
| 3.3.4 初次破碎机理分析 |
| 3.3.5 喷射压力和背压对喷嘴内流和初次破碎的影响规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 喷嘴内带有残余气泡的喷嘴内流和初次破碎机理研究 |
| 4.1 大涡模拟的有效性验证 |
| 4.1.1 喷嘴几何模型的建立 |
| 4.1.2 数值结果有效性验证 |
| 4.2 初次破碎的机理研究 |
| 4.2.1 初次破碎的数值结果验证 |
| 4.2.2 初次破碎的机理分析 |
| 4.3 残余气泡对啧嘴内流和初次破碎的影响机理 |
| 4.3.1 残余气泡对喷嘴内流影响 |
| 4.3.2 残余气泡以及空化对初次破碎的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 喷嘴几何形状和喷射压力波动对喷嘴内流动和射流破碎的影响机理 |
| 5.1 计算条件以及喷嘴计算域的建立 |
| 5.2 数值结果有效性验证 |
| 5.2.1 喷嘴特性数值结果验证 |
| 5.2.2 大涡模拟的有效性验证 |
| 5.3 喷嘴结构对喷嘴内流和射流破碎的影响机理 |
| 5.3.1 喷雾C和D喷嘴的喷嘴内流和射流破碎对比 |
| 5.3.2 缩放喷嘴尺寸对喷嘴内流和初次破碎的影响机理 |
| 5.4 喷射压力波动对喷嘴内流和初次破碎的影响机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于修正的可压缩双流体-LES模型的射流破碎数值分析 |
| 6.1 可压缩双流体模型的改进 |
| 6.1.1 相方程 |
| 6.1.2 压力泊松方程 |
| 6.1.3 液体燃油和气体的密度状态方程 |
| 6.2 数值模型的有效性验证 |
| 6.2.1 喷嘴几何模型的建立以及计算条件 |
| 6.2.2 数值结果与实验定量数据对比 |
| 6.2.3 大涡模型有效性验证 |
| 6.3 喷嘴内流和射流破碎机理 |
| 6.3.1 可压缩射流破碎机理分析 |
| 6.3.2 环境温度对初次破碎的影响 |
| 6.4 喷嘴几何对喷嘴内流和射流破碎的影响机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）复杂岩溶裂隙-管道介质注浆扩散模拟分析方法及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复杂岩溶介质地质模型构建方面 |
| 1.2.2 裂隙岩体注浆扩散理论方面 |
| 1.2.3 岩溶管道动水注浆扩散理论方面 |
| 1.2.4 复杂岩溶涌水注浆治理方法方面 |
| 1.3 目前存在的问题 |
| 1.4 本文主要内容与创新点 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第二章 复杂岩溶裂隙-管道介质三维地质模型构建方法 |
| 2.1 岩溶裂隙-管道介质特征 |
| 2.2 岩体结构面识别与信息提取方法 |
| 2.2.1 非接触测量方法的特点及意义 |
| 2.2.2 点云数据获取与预处理 |
| 2.2.3 岩体面状节理信息提取方法 |
| 2.2.4 岩体线状层理信息提取方法 |
| 2.3 确定-随机裂隙网络模型识别与构建(DSIM)方法 |
| 2.3.1 裂隙的三维形状和尺寸模拟方法 |
| 2.3.2 裂隙产状特征参数量化方法 |
| 2.3.3 裂隙的空间位置和密度 |
| 2.3.4 裂隙网络模型构建实例分析 |
| 2.3.5 离散裂隙网络模型的有效性验证 |
| 2.4 考虑地层变异性的裂隙岩体模型建立 |
| 2.4.1 CMC模型基本假设 |
| 2.4.2 二维CMC模型条件概率 |
| 2.4.3 ICMC模型转移概率矩阵估计 |
| 2.4.4 地层变异性计算流程及数值试验 |
| 2.5 岩溶管道探查方法及模型构建 |
| 2.5.1 岩溶管道路径探查与建模 |
| 2.5.2 管壁分形特征及模型构建 |
| 2.6 三维空间多源数据综合建模及实例分析 |
| 2.6.1 工程背景 |
| 2.6.2 基于DSIM方法的裂隙网络建模 |
| 2.6.3 钻孔数据连续地层建模 |
| 2.6.4 三维空间多源数据综合建模 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 岩溶裂隙-管道动水注浆分序扩散固化(SDS)模拟分析方法 |
| 3.1 浆液粘度时变特性分析 |
| 3.1.1 浆液的流变特性分析 |
| 3.1.2 速凝类浆液粘度时变性分析 |
| 3.2 浆-水相互作用理论模型及求解方法 |
| 3.2.1 浆-水相互作用基本理论模型 |
| 3.2.2 浆-水作用相界面的尖锐性 |
| 3.2.3 浆-水作用数学模型的数值离散 |
| 3.2.4 浆-水作用相分数的有界性 |
| 3.3 SDS模拟分析方法及数值实现 |
| 3.3.1 浆液粘度阈值函数时变模型 |
| 3.3.2 分序扩散固化模型数值实现 |
| 3.3.3 SDS方法数值实现流程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 裂隙介质SDS方法适用性分析及应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 裂隙介质SDS方法的有效性验证 |
| 4.2.1 裂隙静水注浆扩散过程有效性验证 |
| 4.2.2 裂隙动水注浆扩散过程分析 |
| 4.3 SDS方法参数敏感性分析研究 |
| 4.3.1 正交数值实验工况设计 |
| 4.3.2 动水注浆参数变化响应规律 |
| 4.3.3 SDS参数敏感性分析 |
| 4.4 岩溶宽大裂隙动水注浆扩散与封堵机理 |
| 4.4.1 复杂岩溶宽大裂隙模型概化 |
| 4.4.2 宽大裂隙动水注浆扩散沉积规律 |
| 4.4.3 浆液扩散过程速度场响应规律 |
| 4.4.4 注浆压力及裂隙出口流量分析 |
| 4.4.5 正交数值实验设计及结果分析 |
| 4.5 三维裂隙网络SDS方法适用性研究 |
| 4.5.1 三维裂隙网络模型构建及参数设计 |
| 4.5.2 裂隙网络对浆液扩散影响规律 |
| 4.5.3 浆液选型对注浆压力影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 管道动水注浆封堵试验及SDS方法可行性分析 |
| 5.1 管道动水注浆封堵模型试验系统 |
| 5.1.1 试验系统设计 |
| 5.1.2 注浆设备及注浆管道 |
| 5.1.3 动水控制装置及管道 |
| 5.1.4 数据监测采集设备 |
| 5.2 静水条件下SDS方法的有效性验证 |
| 5.2.1 试验工况设计 |
| 5.2.2 浆液扩散沉积形态对比分析 |
| 5.2.3 注浆压力对比分析 |
| 5.3 动水条件下SDS方法的有效性验证 |
| 5.3.1 试验工况设计 |
| 5.3.2 浆液扩散沉积形态对比分析 |
| 5.3.3 动水流速变化规律对比分析 |
| 5.3.4 注浆压力变化规律对比分析 |
| 5.3.5 管道动水注浆SDS方法适用性讨论 |
| 5.4 粗糙岩溶管道动水注浆SDS方法适用性研究 |
| 5.4.1 模型基本参数与信息监测 |
| 5.4.2 浆液扩散形态及沉积特征分析 |
| 5.4.3 浆液扩散过程流速变化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于SDS方法的控流降速与双孔联合注浆堵水机理分析 |
| 6.1 岩溶管道控流降速堵水机理 |
| 6.1.1 控流降速计算模型及参数 |
| 6.1.2 控流降速动水响应规律 |
| 6.1.3 控流降速对浆液扩散沉积的影响 |
| 6.1.4 管道出口流量及浆液流失率 |
| 6.1.5 控流降速影响下管道流速分布 |
| 6.1.6 注浆压力及管道流体压力分布 |
| 6.2 双孔联合注浆动水封堵机理 |
| 6.2.1 双孔联合注浆模型概化及计算参数 |
| 6.2.2 双孔孔联合注浆管道流速变化规律 |
| 6.2.3 双孔联合注浆扩散过程压力分析 |
| 6.2.4 双孔联合注浆扩散沉积与流失规律 |
| 6.2.5 管道封堵效果及方案优化分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 复杂岩溶管道涌水注浆封堵工程应用 |
| 7.1 地质条件分析及三维可视化模型构建 |
| 7.1.1 矿区岩溶发育特征 |
| 7.1.2 涌水主要形式及特点 |
| 7.1.3 矿区三维地质模型构建 |
| 7.1.4 三维地质模型应用及意义 |
| 7.2 大流量岩溶管道涌水治理原则与方法 |
| 7.2.1 涌水治理基本原则与技术路线 |
| 7.2.2 关键导水通道连通性分析 |
| 7.2.3 非连续帷幕设计及优化 |
| 7.2.4 控流降速注浆封堵技术 |
| 7.3 区域水文监测及注浆效果评价 |
| 7.3.1 水位观测孔监测方法 |
| 7.3.2 监测结果分析 |
| 7.3.3 整体效果评价与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间申请的专利 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）守恒型尖锐界面方法及激波诱导的含泡液滴演化动力学（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 液滴气动变形破碎 |
| 1.2.2 气泡塌陷 |
| 1.2.3 含泡液滴气动变形破碎 |
| 1.2.4 可压缩多相流算法 |
| 1.3 本文工作 |
| 第二章 三维可压缩两相流动的守恒型尖锐界面数值方法 |
| 2.1 流动控制方程 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 有限体积法 |
| 2.2.2 界面推进和重新初始化 |
| 2.3 三维切割网格方法 |
| 2.3.1 三维切割模态的定义与划分 |
| 2.3.2 切割网格几何信息的计算 |
| 2.3.3 网格组装技术 |
| 2.3.4 守恒型变量的计算和重新分配 |
| 2.3.5 欠解析的界面结构 |
| 2.4 算法流程 |
| 2.5 结果与讨论 |
| 2.5.1 水中气泡的球对称塌陷 |
| 2.5.2 激波诱导水中气泡塌陷 |
| 2.5.3 激波与三维弯曲气体-气体界面的相互作用 |
| 2.5.4 激波诱导的液滴变形 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 平面激波冲击壁面附近含泡液滴动力学 |
| 3.1 物理问题描述 |
| 3.2 计算收敛性验证 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 前期:波系演化 |
| 3.3.2 中期:液环加速运动 |
| 3.3.3 后期:液环撞击反弹 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 平面激波冲击壁面附着含泡液滴动力学 |
| 4.1 物理问题描述 |
| 4.2 计算验证 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 纯液滴 |
| 4.3.2 含泡液滴 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）激波与伴随蒸发和燃烧的铝液滴相互作用的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激波-铝液滴相互作用的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 铝颗粒的燃烧 |
| 1.2.2 激波作用下的气液两相流动 |
| 1.2.3 激波与可燃气体相互作用 |
| 1.3 论文的研究内容和结构安排 |
| 第2章 气液多介质流动燃烧的数值方法 |
| 2.1 物理问题的解析及数学模型的建立 |
| 2.1.1 气相区数学模型 |
| 2.1.2 液相区数学模型 |
| 2.1.3 Level-set方法及其重构方程 |
| 2.2 气液多介质流动燃烧的数值模拟方法 |
| 2.2.1 气相区域数值方法 |
| 2.2.2 液相区域数值模拟方法 |
| 2.2.3 化学反应及气粒相间源项 |
| 2.2.4 Level-set及其重构方程的数值方法 |
| 2.3 界面处气液两相耦合 |
| 2.3.1 气液界面的守恒条件 |
| 2.3.2 界面处物质相变 |
| 2.3.3 气液界面耦合方法 |
| 2.4 边界条件及MPI并行 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 气液多介质流动燃烧数值方法的验证及应用 |
| 3.1 激波与气柱相互作用 |
| 3.1.1 激波与He气柱相互作用 |
| 3.1.2 激波与SF6气柱相互作用 |
| 3.2 激波与可燃重气泡相互作用 |
| 3.2.1 计算区域及参数设置 |
| 3.2.2 网格无关性检验及算例验证 |
| 3.2.3 RSBI中化学反应的影响 |
| 3.3 气液两相耦合问题 |
| 3.3.1 一维激波与气水界面相互作用 |
| 3.3.2 激波与水柱相互作用 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激波作用铝液滴的动力学演化特性 |
| 4.1 计算模型与边界条件 |
| 4.2 激波与气/液态铝平面界面相互作用 |
| 4.3 激波与铝液滴相互作用 |
| 4.3.1 网格无关性检验 |
| 4.3.2 平面激波作用下的波系演化及空化 |
| 4.3.3 激波作用下的铝液滴变形及流场分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激波与铝液滴相互作用中的蒸发与燃烧 |
| 5.1 铝/氧等体积燃烧 |
| 5.2 激波与蒸发铝液滴相互作用 |
| 5.2.1 计算条件设置 |
| 5.2.2 激波作用铝液滴早期的波系演化与空化 |
| 5.2.3 铝液滴的蒸发过程 |
| 5.3 激波与燃烧中的铝液滴相互作用 |
| 5.3.1 铝液滴燃烧过程分析 |
| 5.3.2 燃烧铝液滴的蒸发 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间获得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附录 A 气体热力学性质及输运参数 |
| 附录 B 液体状态方程 |
| 附录 C 数值方法验证 |
（8）气液两相流界面追踪方法的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 多相流数值模拟方法 |
| 1.3 气液两相流界面追踪方法研究综述 |
| 1.3.1 连续介质力学模型 |
| 1.3.2 界面追踪方法国内外研究进展 |
| 1.3.2.1 表面法 |
| 1.3.2.2 体积法 |
| 1.4 本文研究的工作 |
| 第二章 Youngs-VOF耦合Level Set算法及界面、壁面效应问题 |
| 2.1 VOF方法与运动界面重构技术 |
| 2.1.1 施主-受主方法 |
| 2.1.2 Gueyffier迭代法 |
| 2.1.3 FLAIR界面重构方法 |
| 2.1.4 Youngs界面重构方法 |
| 2.2 CICSAM方法 |
| 2.2.1 可变控制体积 |
| 2.2.2 在Donor-Acceptor算法基础上建立的三个准则 |
| 2.3 界面、壁面效应问题 |
| 2.3.1 表面张力 |
| 2.3.2 附着力 |
| 2.4 Level Set方法 |
| 2.5 一种基于几何重构的Youngs-VOF耦合Level Set追踪方法 |
| 2.5.1 Youngs-VOF |
| 2.5.2 Youngs-VOF耦合Level Set算法计算过程 |
| 2.5.3 流场数值算法 |
| 2.5.3.1 求解压力耦合方程组的半隐式算法 |
| 2.5.3.2 SIMPLEC算法 |
| 2.5.3.3 压力的隐式算子分割算法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 利用基于几何重构的Youngs-VOF耦合Level Set追踪方法对平移流场的数值计算 |
| 3.1 平移流场 |
| 3.2 数值算法 |
| 3.2.1 体积分数方程离散化 |
| 3.2.2 梯度空间离散化 |
| 3.2.3 流场求解方法 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 利用基于几何重构的Youngs-VOF耦合Level Set追踪方法对剪切流场的数值计算 |
| 4.1 剪切流场 |
| 4.2 剪切过程及剪切分析 |
| 4.2.1 正向剪切 |
| 4.2.2 反向剪切 |
| 4.3 剪切结果对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 利用基于几何重构的Youngs-VOF耦合Level Set追踪方法对气泡自由上升的数值计算 |
| 5.1 物理模型及流体的基本假设 |
| 5.2 表面张力 |
| 5.3 结果对比分析 |
| 5.4 气泡上升结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 利用基于几何重构的Youngs-VOF耦合Level Set追踪方法对溃坝的数值计算 |
| 6.1 物理模型及数值算法 |
| 6.2 网格无关性验证 |
| 6.3 流动现象对比分析 |
| 6.4 实验与二维溃坝数值计算压力对比分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（9）初始条件对非经典Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 发展现状 |
| 1.2.1 理论分析 |
| 1.2.2 实验研究 |
| 1.2.3 数值模拟 |
| 1.3 初始条件对RM不稳定性的影响 |
| 1.3.1 界面对RM不稳定性的影响 |
| 1.3.2 流场对RM不稳定性的影响 |
| 1.3.3 激波对RM不稳定性的影响 |
| 1.4 本文任务 |
| 第2章 数值方法 |
| 2.1 气体介质 |
| 2.1.1 控制方程组 |
| 2.1.2 计算方法 |
| 2.1.3 亚格子模型 |
| 2.1.4 VOF方法 |
| 2.2 凝聚介质 |
| 2.2.1 控制方程组 |
| 2.2.2 计算方法 |
| 2.2.3 本构模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 非平面激波诱导的RM不稳定性演化规律数值研究 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 非平面激波相位的影响 |
| 3.3 非平面激波初始振幅的影响 |
| 3.4 界面初始振幅的影响 |
| 3.5 流场非均匀性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 强度非均匀激波诱导的RM不稳定性演化规律数值研究 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 强度非均匀激波传播特性 |
| 4.3 非均匀激波强度分布函数的影响 |
| 4.4 界面初始振幅的影响 |
| 4.5 界面初始波长的影响 |
| 4.6 激波与扰动界面距离的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 冲击波加载凝聚介质自由面失稳现象数值研究 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 缺陷形状的影响 |
| 5.3 本构模型的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录: 攻读硕士学位期间论文发表情况 |
（10）模拟多介质界面问题的虚拟流体方法综述（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 虚拟流体方法的基本思想 |
| 1.1 问题与方法描述 |
| 1.2 虚拟流体方法的代表性版本 |
| 1.3 多维推广方式 |
| 2 理论与精度分析 |
| 2.1 虚拟流体方法的设计原则 |
| 2.2 界面精度和守恒误差 |
| 3 其他应用领域 |
| 3.1 流固耦合 |
| 3.2 冲击与穿甲 |
| 3.3 考虑黏性、 表面张力、 相变、 化学反应等因素的复杂介质 |
| 4 结论 |
四、NUMERICAL STUDY OF TWO INTERFACE METHODS FOR COMPRESSIBLE MULTI-FLUID FLOWS（论文参考文献）
- [1]可压缩多介质流动数值算法及稠密颗粒群动力学研究[D]. 任熠. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]可压缩多介质流动问题的高精度数值模拟方法[J]. 何志伟,田保林,李理,李海锋,张又升,孟宝清. 空气动力学学报, 2021(01)
- [3]喷孔内气穴生成及喷雾近场耦合特性数值研究[D]. 张威龙. 大连理工大学, 2020(01)
- [4]复杂岩溶裂隙-管道介质注浆扩散模拟分析方法及应用[D]. 潘东东. 山东大学, 2020(08)
- [5]守恒型尖锐界面方法及激波诱导的含泡液滴演化动力学[D]. 沈毅. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]激波与伴随蒸发和燃烧的铝液滴相互作用的数值模拟研究[D]. 李冬冬. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [7]基于PPM的界面压缩方法研究[J]. 陈芳,李平,刘坤,柏劲松,林健宇,季路成. 高压物理学报, 2019(05)
- [8]气液两相流界面追踪方法的数值研究[D]. 张嫚嫚. 河北工业大学, 2019
- [9]初始条件对非经典Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响数值研究[D]. 王震. 中国工程物理研究院, 2019(01)
- [10]模拟多介质界面问题的虚拟流体方法综述[J]. 刘铁钢,许亮. 气体物理, 2019(02)