多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术

计算物理 ›› 2010, Vol. 27 ›› Issue (6): 833-839.

多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术

浦锡锋^1,2, 王仲琦¹, 白春华¹, 周刚²

1. 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081;
2. 西北核技术研究所, 陕西西安 710024

收稿日期:2009-12-02 修回日期:2010-03-15 出版日期:2010-11-25 发布日期:2010-11-25
作者简介:浦锡锋(1980-),男,助理研究员,博士生,从事计算爆炸力学方面的研究.

Coupling Eulerian Multi-material Hydrodynamic and Lagrangian Structure Dynamic Method for Numerical Simulation of Fluid-structure Interaction

PU Xifeng^1,2, WANG Zhongqi¹, BAI Chunhua¹, ZHOU Gang²

1. State Key Lab of Explosion and Safety Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;
2. Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi'an 710024, China

Received:2009-12-02 Revised:2010-03-15 Online:2010-11-25 Published:2010-11-25

摘要/Abstract

摘要： 建立一种基于重叠网格空间覆盖判断的流固耦合计算技术,把流场计算的Euler多物质流体动力学计算过程和Lagrange结构动力学计算过程相结合以描述流固间的相互作用.介绍该计算技术的具体实现过程,讨论提高几何判断效率、避免耦合遗漏、流固计算时间步协调等处理技术.应用建立的流固耦合计算程序模拟爆炸容器中爆炸流场对容器内部结构、容器壳体的作用过程.计算结果表明其可以反映流场发展过程、流场结构相互作用和结构的运动变形和破坏过程.

关键词: 流固耦合, 数值模拟, 多物质流体动力学程序, 结构动力学程序, 爆炸容器

Abstract: A coupling method is developed to describe field-structure interaction.Eulerian multi-material hydrodynamic code is used to simulate fluid field.Lagrangian hydrodynamic finite element code is used to calculate response of structures.Coupling technology is made to merge these two codes.Technology to speed calculation and to avoid mismatch of fluid structure meshs and structure meshs are given.Dynamic response and shock wave propagation within an explosion containment vessel are simulated.Fluid-structure coupling algorithm is used for analyzing coupling of explosion field and structures.It indicates that the method has the ability of simulating fluidstructures interation.

Key words: fluid-structure interaction, numerical simulation, multi-material hydrodynamic code, hydrodynamic finite element code, explosion-containment vessel

中图分类号:

O382.1

浦锡锋, 王仲琦, 白春华, 周刚. 多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术[J]. 计算物理, 2010, 27(6): 833-839.

PU Xifeng, WANG Zhongqi, BAI Chunhua, ZHOU Gang. Coupling Eulerian Multi-material Hydrodynamic and Lagrangian Structure Dynamic Method for Numerical Simulation of Fluid-structure Interaction[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2010, 27(6): 833-839.

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