三维流体界面不稳定性的Ghost方法

计算物理 ›› 2001, Vol. 18 ›› Issue (2): 163-169.

三维流体界面不稳定性的Ghost方法

唐维军¹, 张景琳¹, 李晓林², 赵宁³

1. 北京应用物理与计算数学研究所, 计算物理实验室, 北京 100088;
2. Department of Appiied Mathematics and Statistics, SUNY at Stony Brook, Stony Brook 11794;
3. 南京航空航天大学, 江苏南京 210016

收稿日期:1999-09-24 修回日期:2000-06-07 出版日期:2001-03-25 发布日期:2001-03-25
作者简介:唐维军(1965-),男,湖南湘潭,副研究员,博士,从事计算数学及计算流体力学等方面的研究.
基金资助:
国家自然科学基金(19932010);计算物理国防科技重点实验室试点基金(2000JS76.3.IZS7601)及中国工程物理研究院院外基金资助项目

THE GHOST METHOD FOR FLUID INTERFACE INSTABILITY IN 3D

TANG Wei-jun¹, ZHANG Jing-lin¹, LI Xiao-lin², ZHAO Ning³

1. Laboratory of Computational Physics, The Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, P R China;
2. Department of Applied Mathematics and Statistics, SUNY at Stony Brook, Stony Brook 11794, U S A;
3. Nanjing Uniuersity of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, P R China

Received:1999-09-24 Revised:2000-06-07 Online:2001-03-25 Published:2001-03-25

摘要/Abstract

摘要： Euler方法对大多数气体流动处理得很好,但在临近材料界面的区域出现非物理振荡.Lagarange方法对多材料界面适用性很好,但它在处理大变形和大多数气体流动的涡结构却有自身的困难.理想的稳定性强的方法是结合两种方法的长处.利用Level Set方法来确定界面位置,利用Ghost方法来确定临近界面的网格点的状态量.采用单侧界面的熵插值技巧来捕捉适宜的界面边界条件,并与TVD/AC格式进行了数值比较.

关键词: 界面不稳定性, Level Set方法, TVD格式, TVD/AC格式, Ghost方法

Abstract: It uses a Level Set function to track the motion of a fluid interface in an Eulerian framework.In addition,the use of Ghost cells (actually Ghost nodes in the difference framework) can keep the density profile from smearing out,while still preserving the scheme robust 2-nd easy to program with and accuracy TVD scheme in spacial and two step Runge Kutta methods.In contrast, the references[6][7] allow the density profile smearing out.This method significantly improves the resolution at the contact discontinuity.

Key words: interface instability, Level Set method, TVD, TVD/AC, Ghost method

中图分类号:

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.

TANG Wei-jun, ZHANG Jing-lin, LI Xiao-lin, ZHAO Ning. THE GHOST METHOD FOR FLUID INTERFACE INSTABILITY IN 3D[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2001, 18(2): 163-169.

[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]	肖志祥, 陈海昕, 李启兵, 符松. 湍流模式对转捩的初步研究[J]. 计算物理, 2006, 23(1): 61-65.
[5]	楼建锋, 于恒. CTVD格式数值计算非均质炸药爆轰问题[J]. 计算物理, 2005, 22(4): 358-364.
[6]	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.
[7]	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.
[8]	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.
[9]	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.
[10]	董海涛, 张立东, 李椿萱. 基于熵条件二阶差分格式的嵌套网格分区算法[J]. 计算物理, 2003, 20(2): 102-106.
[11]	谢正桐, 李家春, 王丽丽. R-T界面不稳定性及湍流混合的大涡模拟[J]. 计算物理, 2002, 19(2): 108-114.
[12]	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.
[13]	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.
[14]	周伟江, 姜贵庆. 迎风TVD格式在粘性流计算中的应用研究与改进[J]. 计算物理, 1999, 16(4): 401-408.
[15]	张钧, 赖东显, 张维岩. 辐射烧蚀界面的单模Rayleigh-Taylor不稳定性分析[J]. 计算物理, 1998, 15(4): 483-488.