气相爆轰模拟的化学反应加速算法

计算物理 ›› 2009, Vol. 26 ›› Issue (1): 27-34.

气相爆轰模拟的化学反应加速算法

董刚^1,2, 范宝春¹

1. 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室, 江苏南京 210094;
2. 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081

收稿日期:2007-07-13 修回日期:2008-01-30 出版日期:2009-01-25 发布日期:2009-01-25
作者简介:董刚(1970-),河北吴桥,男,博士,副教授,从事爆炸力学研究．
基金资助:
北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金(KFJJ06-3);总装重点实验室开放基金(9143C3404,06060C3004)资助项目

Chemistry Acceleration Algorithm for Gaseous Detonation

DONG Gang^1,2, FAN Baochun¹

1. State Key Laboratory of Transient Physics, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China;
2. State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

Received:2007-07-13 Revised:2008-01-30 Online:2009-01-25 Published:2009-01-25

摘要/Abstract

摘要： 针对反应流中刚性化学反应源项传统算法计算量大的特点,提出加速化学反应计算速度的动态数据表存储/删除算法,在二维气相爆轰的数值模拟中进行检验,研究节点删除和整体删除两种不同方式的效果,并与传统直接积分的算法进行比较.计算结果表明,该算法既可以很好地满足计算精度的要求,同时也对计算机内存没有苛刻的要求.当数据表数据容量一定时,计算的加速比随控制容差的增加而增加,在相同的容差条件下,节点删除算法比整体删除算法加速效果明显.并且在处理瞬态反应流问题时显示了很好的优越性.

关键词: 化学反应精度和效率, 动态存储/删除, 爆轰波, 数值模拟

Abstract: A dynamical storage/deletion algorithm for acceleration of chemical reaction calculation is proposed which deals with stiff chemical source term in reactive flows.The algorithm is applied to two-dimensional gaseous detonation.Two deletion approaches, global deletion and node deletion,are developed and compared with traditional direct integration(DI) algorithm.It shows that the proposed algorithm ensures computational accuracy and relaxes stringent limitation on computer memory.With fixed size of data table,computational speedup factor increases with increament of tolerance error.With same tolerance error,speedup factor of node deletion approach is higher than that of global deletion.The algorithm shows advantages in solving transient reactive flows.

Key words: accuracy and effeciency of chemical reactions, dynamical storage/deletion, detonation wave, numerical simualtion

中图分类号:

O382

董刚, 范宝春. 气相爆轰模拟的化学反应加速算法[J]. 计算物理, 2009, 26(1): 27-34.

DONG Gang, FAN Baochun. Chemistry Acceleration Algorithm for Gaseous Detonation[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2009, 26(1): 27-34.

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