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师华强,汪玉,宗智,贾敬蓓.近水面水下爆炸二维Level-set数值模拟[J].计算力学学报,2010,27(3):409~414
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近水面水下爆炸二维Level-set数值模拟
2D numerical simulation of underwater explosion nearfree surface based on level-set method
投稿时间:2008-03-11  
DOI:10.7511/jslx20103005
中文关键词:  水下爆炸  冲击波  Level-set方法  自由表面  运动边界
英文关键词:underwater explosion  shock wave  level-set method  free surface  moving boundary
基金项目:创新研究群体科学基金,海洋环境灾害与结构安全防护(50921001);国家重点基础研究发展计划项目,复杂装备研发数字化工具中的计算力学和多场耦合若干前沿问题(2010CB83270)资助项目.
作者单位
师华强 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室 运载工程与力学学部 船舶工程学院,大连 116024 
汪玉 海军装备研究院 舰船所,北京 100073 
宗智 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室 运载工程与力学学部 船舶工程学院,大连 116024 
贾敬蓓 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室 运载工程与力学学部 船舶工程学院,大连 116024 
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中文摘要:
      水下爆炸是一个多介质、动边界、瞬态非线性过程,捕捉介质之间交界面的变化是数值模拟的一个难点。本文采用Level-set方法来描述水下爆炸气体产物和流体交界面以及自由表面变化,应用TVD (Total Variation Diminishing) 计算技术求解Level-set流场,首先建立了近水面水下爆炸的二维数值方法,然后,将该方法推广到流场内有刚性结构的情况,考虑了冲击波和刚性结构物的相互作用。为了模拟无限边界流场问题,引进了Thompson建立的无反射边界条件。
英文摘要:
      The problem of underwater explosion near free surface is a dynamic process involving multi-medium and transient nonlinearity. The dominant difficulty is how to trace the moving interface between different medium. The level-set technique is adopted herein to capture the time-dependent changes of the free surface and the moving interface of explosive gaseous product and water. To simulate compressible-fluid flow in which discontinuous shocks are present, the high-resolution method of Total Variation Diminishing (TVD) scheme is used. A numerical method has been first developed for numerical simulation of 2-D underwater explosion near free surface. The method is then extended to account for the interaction of fluid and a rigid structure present in water. The non-reflection boundary condition technique developed by Thomson is finally employed for considering the infinite flow field.
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