利用Ghost Fluid方法模拟激波与柱形界面相互作用

计算物理 ›› 2003, Vol. 20 ›› Issue (3): 219-225.

利用Ghost Fluid方法模拟激波与柱形界面相互作用

程军波¹, 唐维军¹, 李德元¹, 傅德薰²

1. 北京应用物理与计算数学研究所, 计算物理实验室, 北京 2100088;
2. LNM, 中国科学院力学研究所, 北京 100080

收稿日期:2002-04-15 修回日期:2002-11-25 出版日期:2003-05-25 发布日期:2003-05-25
作者简介:程军波(1972-),湖北天门,博士后,从事计算流体力学方面的研究.
基金资助:
国家自然科学基金重大项目(19932010);国家自然科学基金重点项目(10135010);国家自然科学基金(10072028);惯性约束聚变青年科学基金(青200202);计算物理实验室试点基金资助项目

Simulation of Interaction of Shocks with a Cylinder Interface by Means of Ghost Fluid Method

CHENG Jun-bo¹, TANG Wei-jun¹, LI De-yuan¹, FU De-xun²

1. Computational Physics Laboratory, Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, China;
2. LNM, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China

Received:2002-04-15 Revised:2002-11-25 Online:2003-05-25 Published:2003-05-25

摘要/Abstract

摘要： 利用GhostFluid方法(后面简称Ghost方法)和γ-model方法,在同样的时空离散精度条件下,对激波与柱形界面相互作用的二维可压缩流场进行了直接模拟,并与实验结果相比较.从模拟结果看,在短时间内,Ghost方法和γ-model方法模拟的结果与实验结果基本相同,两种方法均正确地模拟出界面的位置、激波的强度和速度.但随着时间的发展,具有较大数值耗散的γ-model方法的计算结果与实验差别越来越大;而数值耗散较小的Ghost方法能较为正确地模拟界面的运动.

关键词: Level Set方法, Ghost Fluid方法, γ-model方法, R-M失稳

Abstract: Two-dimensional compressible flow field for the interaction of shocks with cylinder interface is directly simulated by using Ghost Fluid method (Ghost) and γ-model method, respectively, with the same discrete order in space and time. Numerical results are compared with the experimental results. They are almost alike in the beginning time and show the right position of interface, right strength and velocity of shocks. With the time developing, the effect of large numerical dissipation of γ-model method becomes greater and greater while the low numerical dissipation of Ghost method makes it efficient to simulate the moving interface well. Comparison with experiments proves that Ghost method is better than γ-model method in simulating the problem of interface instability.

Key words: Level Set method, Ghost Fluid methed, γ-model method, R-M instability

中图分类号:

程军波, 唐维军, 李德元, 傅德薰. 利用Ghost Fluid方法模拟激波与柱形界面相互作用[J]. 计算物理, 2003, 20(3): 219-225.

CHENG Jun-bo, TANG Wei-jun, LI De-yuan, FU De-xun. Simulation of Interaction of Shocks with a Cylinder Interface by Means of Ghost Fluid Method[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2003, 20(3): 219-225.

[1]	宋昱, 王飞, 郝鹏飞, 何枫. 考虑壁面接触效应的微流动数值模拟[J]. 计算物理, 2008, 25(1): 75-82.
[2]	宫翔飞, 张树道, 江松. 界面捕捉Level Set方法的(AMR)数值模拟[J]. 计算物理, 2006, 23(4): 391-395.
[3]	陈荣三, 蔚喜军. 一维多介质可压缩Euler方程的高精度RKDG有限元方法[J]. 计算物理, 2006, 23(1): 43-49.
[4]	陈菲, 张梦萍, 徐胜利. 运动激波和气泡串相互作用的初步数值模拟[J]. 计算物理, 2004, 21(5): 443-448.
[5]	张镭, 袁礼. Ghost Fluid方法与双介质可压缩流动计算[J]. 计算物理, 2003, 20(6): 503-508.
[6]	姜洋, 赵宁, 唐维军. 界面不稳定性数值模拟中的虚拟流动方法[J]. 计算物理, 2003, 20(6): 549-555.
[7]	唐维军, 赵宁, 李晓林, 张景琳, 蔚喜军. 随机扰动下三维流体界面不稳定性的并行计算[J]. 计算物理, 2001, 18(6): 539-543.
[8]	唐维军, 张景琳, 李晓林, 赵宁. 三维流体界面不稳定性的Ghost方法[J]. 计算物理, 2001, 18(2): 163-169.
[9]	蔚喜军, 尤迎玖. 流体界面不稳定性数值模拟中不同介质界面的处理方法[J]. 计算物理, 2001, 18(1): 23-26.