一、GHOST FLUID METHOD FOR RICHTMYER-MESHKOV INSTABILITY SIMULATION（论文文献综述）
王天雨[1]（2020）在《高压脉冲水射流的喷嘴结构优化》文中认为高压脉冲水射流是研究流体动力学的基础课题之一,广泛存在于水力发电、消防减灾、农田喷灌等领域。但是提高大体积（如1L）液体的速度在技术上非常困难,且被瞬态加速的液体的力学行为非常复杂。由于高压气体驱动的水射流技术涉及流体的可压缩性、射流的空气动力学特性以及驱动介质自身的性质差异,因此流动机理十分复杂,并未被完全了解。为了对高压脉冲水射流进行喷嘴结构优化,本文选择了三种喷嘴结构,分别是直喷嘴、锥形渐缩喷嘴和锥形渐扩喷嘴。通过采用计算流体技术,分析了在这三种喷嘴结构下高压氦气冲击水柱产生脉冲水射流的过程中,管内外的气/液分布与水射流的流体力学特性。并且拟通过数值模拟、理论分析、实验对比的方法对研究的相关问题进行进一步研究,研究的主要成果如下:（1）本文直喷嘴结构所选取的研究对象是基于施红辉所做高压气体驱动水射流实验,采用商业软件FLUENT对其产生的进行数值模拟。研究结果表明,采用SST k-ω湍流模型获得的计算结果与高速摄影拍摄的脉冲水射流实验结果有很好的一致性。（2）基于直喷嘴结构,为了进一步优化脉冲水射流的流体力学特性,本文设计出两种不同的喷嘴结构:锥形渐缩喷嘴和锥形渐扩喷嘴,并对三种喷嘴的模拟结果进行了对比分析。结果表明:直喷嘴水射流运动过程中的平均速度最快,运动距离更大,锥形渐缩喷嘴水射流横向宽度更大。（3）通过二维网格加密技术,建立了三种喷嘴结构下生成高压脉冲水射流的计算模型,数值计算了三种喷嘴结构下脉冲水射流头部和管内气泡产生的全过程。重点分析了个喷嘴结构下水射流的压力变化和射流头部流场结构特点。本研究对于不同喷嘴结构下高压脉冲水射流的管内外流场、射流结构和能量转化的数值计算结果综合分析,将本文的结论进行归纳整理,对比验证,为后续进一步分析高速脉冲水射流提供了数值计算和理论分析的参考。
邹立勇,罗喜胜,丁举春,Ravi Samtaney[2]（2019）在《柱形均匀界面RM不稳定性的Atwood数效应》文中进行了进一步梳理数值模拟研究了扰动激波冲击初始均匀柱形界面Richtmyer-Meshkov不稳定性,扰动激波由均匀柱形汇聚激波绕射刚体圆柱而形成。四种气体界面Atwood数范围为-0.18～0.67。受扰动汇聚激波冲击后,初始均匀界面出现了中间的凸起结构和两侧的界面台阶,这可归因于扰动汇聚激波波后压力的非均匀性。Atwood数越小,凸起结构愈加明显,界面振幅的增长率逐渐增加。进一步,分析了主导界面发展的内在三种机制被分别求解,（a）冲击速度扰动,（b）连续压力扰动,（c）几何汇聚效应。结果表明,冲击扰动和几何汇聚促进不稳定性增长,而连续压力扰动抑制不稳定性增长。随着Atwood数的减小,相比连续扰动,脉冲扰动机制起到越来越重要的作用。
张莉[3]（2018）在《Level Set方法在广义界面处理问题中的应用》文中提出Level Set方法是处理封闭运动界面随时间演化过程几何拓扑变化的有效工具,已经成为处理广义界面问题最重要的方法之一,广泛应用于各种与曲线演化相关的科学研究和工程计算领域,具有重要的理论研究意义和应用背景。随着科学研究的不断深入,以及工程计算问题提出的更高需求,有效地捕捉和追踪运动界面变得更为重要。多介质界面和图像轮廓界面是广义界面问题中最普遍的问题,本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探究Level Set方法在重新初始化方面的改进及其在欧拉多介质界面计算问题中的应用;探究Level Set方法在变分理论方面的改进及其在图像轮廓界面捕捉问题中的应用。主要开展工作如下:（1）详细阐述Level Set方法的基本思想和基本理论,分别介绍Level Set方法在多介质界面和图像轮廓界面处理领域中的国内外研究现状及其发展趋势,归纳Level Set方法求解问题的一般步骤,分析Level Set方法的优势与不足。（2）针对重新初始化造成的界面位置偏离问题,提出一种固定界面Level Set方法,主要改进在于将传统Level Set方法中固定的光滑参数修正为变化的光滑参数,通过固定界面有效地改善了Level Set方法的质量守恒性,具有较高的分辨率。固定界面Level Set方法的基本思想是在重新初始化相邻两次迭代过程中,以固定界面为基本原则,构建保持界面不动满足的等式条件,从而推导光滑参数满足的计算公式。讨论和分析了重新初始化、常数流场、旋转流场和剪切流场数值算例,结果表明,与传统Level Set方法相比,固定界面Level Set方法改善了流体体积的守恒性,能够捕捉到尖锐、狭窄、细长的界面,且界面的几何变化没有影响到周围流场的速度变化。（3）讨论固定界面Level Set方法在计算欧拉多介质流体计算问题中的应用,有效地抑制了流体界面附近产生的数值振荡和耗散,提高了间断处的分辨率,改善了气泡的质量守恒性,具有较强地捕捉流体界面能力。简述相关基本理论、控制方程及其数值方法,归纳固定界面Level Set方法求解欧拉多介质流体问题的详细步骤。讨论和分析了气-气激波管、气-液激波管和激波作用气泡问题的数值模拟,结果表明,与传统Level Set方法相比,固定界面Level Set方法有效地消除了激波处的数值耗散,密度、等压和速度的数值解更加吻合精确解,能够更准确地捕捉激波、膨胀波和接触间断的位置,能够更精细地描述气泡在激波作用下的变形过程,并降低气泡质量的损失。（4）讨论固定界面Level Set方法在爆轰波阵面传播计算问题中的应用,有效地避免了由于误差累积导致的爆轰波阵面偏离现象,具有较高的计算精度和分辨率,能够较为准确地描述爆轰波阵面的传播情况。简述相关基本理论、控制方程及其数值方法,归纳固定界面Level Set方法求解爆轰波阵面传播问题的详细步骤。讨论和分析了中心一点起爆、一点起爆、两点起爆和圆弧炸药平面起爆问题的数值模拟,结果表明,与传统Level Set方法相比,固定界面Level Set方法能够更为准确地捕捉到合理地爆轰波阵面,数值计算结果精度更高。（5）针对传统变分Level Set方法处理图像轮廓界面出现的边界粘连问题,提出一种自适应变分Level Set方法,主要改进在于将外部能量泛函中的常数修正为依赖于图像信息的函数,自适应变分Level Set方法的演化速度快,数值计算稳定,有效性和适用性较强。新参数函数借助于图像的二阶导数值,自动确定零等值线演化的方向,自动调整零等值线的演化速度,能够确保演化曲线的长度和面积同时取得全局最小值。讨论和分析了人造图像、医学图像、多目标图像轮廓界面等数值算例,结果表明,与传统变分Level Set方法相比,自适应变分Level Set方法对演化曲线的初始位置不敏感,可以实现自适应运动,能够同时捕捉图像的内外轮廓界面、狭窄深度凹陷区域边界以及多目标物体的边界,特别适用于小距离间隔多目标物体边界轮廓及其弱边界的图像轮廓界面捕捉。
蔡晓东[4]（2016）在《超声速气流中的爆震过程研究》文中研究表明本文以超声速可燃气爆震燃烧为研究对象,结合高精度自适应网格加密数值模拟、实验观测与理论分析,对超声速可燃气爆震起爆、传播模态以及自持机制进行了研究。为深入了解认识超声速可燃气热射流爆震起爆传播及其自持机理,在等直管道中开展数值模拟和实验观测,研究了热射流对于爆震起爆和自持传播的作用,以及超声速来流条件下爆震的传播模态。结果表明,热射流喷入超声速流场后会促成过驱爆震的形成。控制热射流的喷注可以间接控制收缩通道,一定程度上可以实现对超声速可燃气爆震传播的控制。对于超声速来流马赫数和静压而言,存在一个成功起爆的区间;对于其它参数则存在一个成功起爆与否的临界值。实验观测表明,超声速来流条件下热射流点火后流场中主要存在两种燃烧模式。针对真实超声速来流不均匀特性,分别开展了速度不均匀和组分不均匀条件下爆震数值模拟,探索不均匀超声速来流条件下爆震起爆与自持传播的可行性。结果表明,在速度不均匀超声速可燃气流场中形成动态稳定的激波/马赫爆震波结构,实现匀速稳定前传。组分不均匀超声速可燃气中,发现了流场中存在爆震侧向膨胀的周期动态结构和一种新的爆震动态平衡模态。考虑燃烧室型面对于超声速可燃气爆震的影响,分别对凹腔耦合型面与扩张型面条件下的爆震燃烧开展研究,探索燃烧室型面对超声速气流中爆震起爆与传播特性的影响规律。结果表明,凹腔能够促进热射流成功实现爆震起爆,并导致过驱爆震波的形成。扩张型面条件下,膨胀扇引起的流场不均匀性会导致在激波后方生成未燃射流,提出了未燃射流与已燃产物的快速湍流混合的新机制和爆震波面基本实现驻定传播的机理,并且发现了一定范围内尽管膨胀率增大,扩张角度增大时爆震传播速度更快的现象。基于真实三维爆震,开展大规模详细反应三维超声速可燃气爆震数值模拟,深入研究超声速可燃气中真实的热射流起爆与传播过程。结果表明,三维爆震中侧壁能够促进三波线的碰撞与反射,对超声速可燃气中的爆震起爆作用关键。尽管三维CJ爆震特征参数同二维CJ爆震几乎一致,然而三维爆震在主振荡之外还存在一个次振荡模式,体现出了更强的不稳定性,并且通过定量对比验证了这一结果。
白晓[5]（2016）在《可压缩多项流问题的数值研究及应用》文中研究指明在可压缩多相流的数值模拟研究中,带自由界面的Cut-Cell方法已经由Chang等人（2013）[1]所发展,我们使用基于此方法所发展起来的MuSiC+程序,数值研究了包含气体-气体,气体-液体以及气体-固体介质的Richtmyer-Meshkov（RM）界面不稳定,验证了气-液介质小扰动振幅下的界面增长率在前期符合Yang等人（1994）[2]提出的线性化模型,后期符合Zhang&Sohn（1996,1997）[3,4]提出的非线性模型:模拟了有着广泛应用前景的微射流问题,通过修改Peters等人2013[5]的模型,得到了一个适用于由激波诱导的微射流演化过程中最大速度与初始接触角,激波强度的半经验关系式;通过数值拟合获得了一个适用于高Mach数情形的射流最大速度的模型关系式。考虑到在MuSiC+程序的实现中,Chang等人通过Level Set函数值来演化物质界面,并引入小网格单元的切分和融合,以此来刻画自由界面,在界面演化的过程中通过对界面速度的传播及插值来完成对界面附近网格点的速度的赋值,这样的处理在界面发生严重变形尤其是在有界面拓扑结构变化发生的一些问题时,对一个网格被界面多次切分的现象还需考虑。通过继承MuSiC+程序中的网格切分的思想,参考Hu等人（2006）提出的一种守恒界面方法[6]的一些界面处理过程,以及引入Ghost fluid的方法（Fedkiw 1999,2001,2002[7-9];Liu 2003,2005[10,11]）,在界面处我们提出 了一种 real-ghost mixing 的切分网格状态的处理方法,这种方法很好的处理了在含有物质界面拓扑结构变化的一些多相流问题的演化模拟。新发展的数值方法（我们称之为一种基于切割网格和ghost fluid的可压缩多相流求解方法,简记为CCGF）通过对一维激波管问题（Air-SF6,Air-Helium,Water-Air）的计算,以及与解析解的比较,能够看出是准确的;通过对大量二维经典问题（Air-SF6以及Air-Helium的Richtmyer-Meshkov的界面不稳定问题,Air-Helium以及Air-R22的激波气泡相互作用问题,水下气泡在强激波作用下的破碎问题,水下爆炸问题,空气中激波撞击液柱及双液柱问题）的模拟研究,以及比较相关实验结果和之前的数值研究结果,能够看出目前的数值方法是可信的。使用MuSiC+程序与CCGF程序,数值研究了气体-气体介质的RM不稳定性,给出了界面演化的分布图,界面增长率的变化曲线图,分析了引起界面增长率震荡的原因,并和已有的理论结果（Yang等人线性化模型结果,Zhang&Sohn的非线性模型（ZS）,Sadot等人非线性模型（SEA）[12],Dimonte&Ramaprabhu的非线性模型（DR）[13]）以及数值结果（Holmes等人[14,15],茅德康等人[16]）做比较。通过考虑不同初始扰动振幅下的界面增长,进一步验证在小扰动情形下三个非线性模型与数值结果是一致的;对于大扰动情形,DR模型与数值结果有很好的一致性,ZS模型过低的估计了界面增长,SEA模型则高估界面的扰动增长。为了研究更为复杂的流动问题（多介质液滴的相互碰撞和穿透问题）,我们试图同时使用基于MuSiC+程序的数值方法和基于CCGF的数值方法来解决这类问题,考虑在多界面情况下两种方法共同使用分别处理不同界面的流动,甚至也考虑在两相流的不同演化阶段采用不同的方法来模拟研究,目前我们已经能够实现在两相流问题中两种不同方法的相互转化使用,通过对水下激波作用下气泡破碎问题的模拟,能够看出两种方法的相互转化来模拟一个问题是成功的。两种方法共存模拟多界面问题是未来的工作。
陈宏,朱卫兵,张小彬,孙润鹏,郭金鑫[6]（2013）在《真实虚拟流方法在多介质可压缩流动模拟中的应用》文中研究表明为了克服原始虚拟流方法（ghost fluid method,GFM）在处理激波与大密度比流体-流体（气-水）界面相互作用时遇到的困难,采用真实虚拟流法（real ghost fluid method,RGFM）处理流体界面附近的虚拟点,结合HLLC（Harten-Lax-Van Leer with contact discontinuities）格式求解Euler方程,采用五阶WENO（weigh-ted essentially nonoscillatory）格式求解level set输运方程。通过一维和二维算例的物质界面捕捉研究,证明RGFM在处理小密度比界面问题时优于GFM,同时RGFM还可用于求解激波与大密度比物质界面相互作用问题。计算表明,将RGFM引入到本文算法中,可精确捕捉到激波与界面（气-气、气-水界面）相互作用的变化细节,包括大密度比界面的剧烈变形和破碎,并具有较高的计算分辨率。
陈宏[7]（2012）在《笛卡尔网格下激波与物质界面相互作用数值研究》文中认为激波与物质界面耦合研究在工程中有着大量的应用，涉及航空、航天、航海、核能、材料、天体力学和生物医疗等诸多领域。由于其重要性，受到学术界的广泛关注。激波与物质界面相互作用，由此产生的动力学特性，对含液滴、气泡和激波绕射流场的研究有着非常重要的意义。在这些高压物理问题中，界面与高度非线性的波系（如激波和爆震波）相互作用，会在界面处产生反射、折射和绕射等现象，同时界面会产生严重的变形，在该物理过程中，物质界面（大密度比物质界面、复杂外形刚体界面）的数值处理一直是一个很大的挑战。可见，对激波与物质界面相互作用的研究是一个相当复杂的过程。本文在固定笛卡尔网格下，采用Level set方法捕捉物质界面，在真实虚拟流方法realGhost Fluid Method （rGFM）的基础上，通过在刚体壁面处构造虚拟黎曼问题的方式，发展了一种新的界面处理方式Wall Ghost Fluid Method （WGFM），并以压力变量为判别条件将rGFM和WGFM结合形成新的处理方法real Wall Ghost Fluid Method（rWGFM），使之能够同时处理静止和运动的流体-流体界面（气-气界面和气-水界面）及流体-刚体界面问题。另外，本文将HLLC-HLL格式扩展应用于笛卡尔坐标下的多介质可压流中，研究强激波与物质界面相互作用问题。计算结果表明，采用HLLC-HLL格式能够消除多介质流动中产生的强激波不稳定性现象。本文采用上述方法主要对以下几方面展开研究：（1）激波与气-气界面相互作用；（2）激波与气-水界面相互作用；（3）激波与气-固界面相互作用，其中气-固边界包含静止气-固边界和运动气-固边界两种情况；（4）激波与流场同时存在的流体-流体界面和流体-固体界面相互作用。研究包括激波打气泡问题、激波打水滴问题、水下激波打气泡问题、水下爆炸问题、激波绕射问题和高速刚体运动等问题，计算结果清晰地展现了激波与物质界面相互作用动态过程。计算结果与文献实验结果和数值结果符合较好。本文的研究结果为加深对物理问题的理解提供了理论依据，为今后更深入的研究打下基础。
柏劲松,李平,谭多望,姜洋[8]（2007）在《界面不稳定性实验的数值研究》文中研究说明采用多介质流体的三阶精度Piecewise Parabolic Method（PPM）计算方法对界面不稳定性实验模型进行数值模拟,通过对Lawrence Livermore National Laboratary（LLNL）实验室的果冻环实验模型的数值计算,获得了与其计算和实验图像基本一致的结果,从而验证和确认了计算方法和计算程序.在此基础上,对于冲击波物理与爆轰物理实验室设计的果冻内外界面10模峰对峰、峰对谷振幅为1mm扰动的界面不稳定性实验模型,给出了果冻内外界面位置、速度和加速度历史曲线,详细分析了果冻内外界面不稳定性的发展、演化过程,并给出了两种实验模型实验结果和对应的数值模拟结果.
张学莹[9]（2006）在《多介质流体运动界面高分辨率Level-Set方法研究》文中指出多介质流体运动界面问题的数值方法已经成计算流体力学研究领域的重要研究课题之一。本文的主要工作是对多介质流动的高分辨数值方法和Level-Set间断跟踪技术进行研究并进行了大量的数值试验以验证方法的有效性。其主要内容包括以下几个方面:1.运用子网格技巧发展了一种Level-Set重新初始化方法。该方法能使Level-Set函数在初始化过程中保持距离函数的特点并能避免由于初始化过程造成的界面位置的移动。2.探讨了复杂状态方程下多介质流动数值计算中界面捕捉方程的合理形式。对由守恒形式的气体动力学方程组、非守恒的界面捕捉等效方程或体积分数方程以及Level-Set方程耦合而成的流体力学方程组求解问题,把高分辨率数值方法推广到守恒和非守恒耦合形式的流体力学方程组求解。利用Roe平均进行局部线性化,基于波分解技术,根据流动方向用高阶（M）WENO插值确定各个子波的流量差分,然后对各个子波的流量差分进行迭加,从而构造整个计算区域统一的数值格式。此外,本文还探讨了用NND和中心型格式计算多介质流动问题的处理方法。3.用Rieman问题解构造稳健的界面边界条件,特别是对多维多介质流动问题状态量的外推方法、Riemann问题的求解方法等问题进行了详细的阐述。对多维问题多介质流动提出了一种在界面法方向求解Riemann问题的稳健算法。利用通量分裂,对通量分量用（M）WENO插值重构网格单元边界点上的值,根据流动的方向选择数值通量进行离散。4.发展了Level-Set间断追踪技术,用Level-Set函数跟踪激波和捕捉界面的运动。对LS间断跟踪方法的物理量的外推技术、间断速度的计算和虚拟流体的构造方法等问题进行了研究。数值计算采用守恒形式通量重构的高精度（M）WENO格式。把该方法的数值模拟结果与γ-model方法和RGFM方法的计算结果进行对比分析表明该方法能准确的捕捉到间断的位置并能保持间断面的精确和锐利。
周袁媛[10]（2004）在《复杂界面的界面追踪法》文中研究表明界面不稳定性问题在这几十年来受到了极大的重视，在该问题的数值研究中，最核心的是对运动界面的精确描述，正是由于这一需要使得界面追踪（Front Tracking）方法得到了充分的发展。该方法以数学方程物理解的性质为基础，其最大的特点就是能够精确捕捉到界面的发展而不会出现非物理的现象。现有的FronTier软件包是基于界面追踪方法编写的，可以完成界面不稳定性问题在简单界面情况下的计算。本文在对复杂界面的界面不稳定性问题进行研究分析的基础之上，通过改写该软件的初始化和输入、输出部分，并加入了大量新的函数和变量，成功实现了界面形状的改变和改形后的相应计算，弥补了软件现有的不足，为其适应实际工程应用要求奠定了基础。
二、GHOST FLUID METHOD FOR RICHTMYER-MESHKOV INSTABILITY SIMULATION（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GHOST FLUID METHOD FOR RICHTMYER-MESHKOV INSTABILITY SIMULATION（论文提纲范文）
（1）高压脉冲水射流的喷嘴结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 脉冲水射流的国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外脉冲水射流的研究现状 |
| 1.2.2 国内脉冲水射流的研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 高压脉冲水射流的实验研究与理论分析 |
| 2.1 实验研究方法及结果 |
| 2.2 实验结果的理论分析 |
| 2.2.1 水柱的运动分析 |
| 2.2.2 气泡的运动分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 喷嘴的结构设计 |
| 3.1 水射流生成机理和结构分析 |
| 3.2 喷嘴性能准则 |
| 3.3 喷嘴结构确定 |
| 3.3.1 喷嘴几何参数确定 |
| 3.3.2 喷嘴扩散角、收缩角确定 |
| 3.4 喷管的工作参数设定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 脉冲水射流数值计算方法的研究 |
| 4.1 模型建立及网格划分 |
| 4.1.1 模型建立 |
| 4.1.2 网格划分 |
| 4.1.3 边界条件设置 |
| 4.2 数值计算模型 |
| 4.2.1 控制方程 |
| 4.2.2 湍流模型 |
| 4.2.3 VOF模型 |
| 4.2.4 求解算法 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 喷嘴内外流场的数值模拟及对比分析 |
| 5.1 直喷嘴脉冲水射流数值模拟 |
| 5.1.1 直喷嘴脉冲水射流数值模拟与实验结果对比 |
| 5.1.2 直喷嘴脉冲水射流结果分析 |
| 5.2 不同喷嘴结构下流场的对比分析 |
| 5.2.1 锥形渐扩喷嘴的数值模拟 |
| 5.2.2 锥形渐缩喷嘴的数值模拟 |
| 5.2.3 结果对比分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士论文期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）Level Set方法在广义界面处理问题中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 重新初始化方法 |
| 1.2.2 守恒性改进方法 |
| 1.2.3 Level Set方程的数值解法 |
| 1.2.4 多介质流体界面处理方法 |
| 1.2.5 爆轰波阵面传播数值方法 |
| 1.2.6 图像轮廓界面数值方法 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 Level Set方法 |
| 2.1 Level Set方法的直观化 |
| 2.2 Level Set方法概述 |
| 2.2.1 Level Set函数与Level Set方程 |
| 2.2.2 基于偏微分方程的重新初始化方法 |
| 2.2.3 Level Set方法的一般步骤 |
| 2.3 Level Set方程的空间与时间离散格式 |
| 2.3.1 WENO格式 |
| 2.3.2 TVD Runge-Kutta格式 |
| 2.3.3 CFL条件数 |
| 2.4 Hamilton-Jacobi方程的数值解法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 固定界面Level Set方法 |
| 3.1 基本思想 |
| 3.2 光滑参数的推导 |
| 3.2.1 一维情形 |
| 3.2.2 二维情形 |
| 3.3 时间步长满足的条件 |
| 3.4 数值算例及其分析 |
| 3.4.1 重新初始化算例 |
| 3.4.2 平移速度场 |
| 3.4.3 旋转速度场 |
| 3.4.4 剪切速度场 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 固定界面Level Set方法在欧拉多介质流体计算中的应用 |
| 4.1 控制方程 |
| 4.2 黎曼问题 |
| 4.3 Ghost方法 |
| 4.3.1 GFM方法 |
| 4.3.2 MGFM方法 |
| 4.3.3 RGFM方法 |
| 4.4 数值方法 |
| 4.4.1 一维Euler方程组离散形式 |
| 4.4.2 二维Euler方程组离散形式 |
| 4.4.3 HLLC通量近似法 |
| 4.4.4 MUSCL格式 |
| 4.4.5 欧拉多介质流体计算问题的求解步骤 |
| 4.5 数值算例及其分析 |
| 4.5.1 气-气激波管问题 |
| 4.5.2 气-液激波管问题 |
| 4.5.3 激波作用气泡问题 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 固定界面Level Set方法在爆轰波阵面传播中的应用 |
| 5.1 爆轰波传播理论 |
| 5.1.1 CJ模型 |
| 5.1.2 ZND模型 |
| 5.1.3 曲面爆轰波的爆速曲率关系 |
| 5.2 爆轰冲击动力学方法 |
| 5.2.1 爆轰冲击波动力学理论 |
| 5.2.2 基于DSD理论的Level Set方程 |
| 5.3 控制方程 |
| 5.4 程序燃烧法 |
| 5.5 条件设定 |
| 5.5.1 炸药的几何形状 |
| 5.5.2 初始起爆条件 |
| 5.5.3 边界条件 |
| 5.6 爆轰波阵面传播问题的求解步骤 |
| 5.7 数值算例及其分析 |
| 5.7.1 中心一点起爆 |
| 5.7.2 一点起爆 |
| 5.7.3 两点起爆 |
| 5.7.4 圆弧炸药平面起爆 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 自适应变分Level Set方法及其在图像轮廓界面捕捉中的应用 |
| 6.1 图像轮廓界面捕捉的相关理论 |
| 6.1.1 曲线几何演化理论 |
| 6.1.2 基于Level Set方法的图像轮廓曲线演化理论 |
| 6.2 基于变分的Level Set方法 |
| 6.2.1 符号距离函数Level Set方法 |
| 6.2.2 自适应距离保持Level Set演化方法 |
| 6.3 自适应变分Level Set方法 |
| 6.4 数值方法 |
| 6.5 数值算例及其分析 |
| 6.5.1 自适应性检验 |
| 6.5.2 物体目标内外轮廓检测 |
| 6.5.3 深度凹陷区域边界检测 |
| 6.5.4 多目标物体边界检测 |
| 6.5.5 弱边界检测 |
| 6.5.6 参数ω的测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 全文总结 |
| 本文的创新点 |
| 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
（4）超声速气流中的爆震过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 爆震基础研究进展 |
| 1.2.1 经典爆震理论模型 |
| 1.2.2 胞格爆震理论 |
| 1.2.3 爆震自持传播理论 |
| 1.3 超声速爆震研究进展 |
| 1.3.1 超声速爆震发动机研究 |
| 1.3.2 超声速热射流爆震研究 |
| 1.4 研究现状分析 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第二章 实验系统与数值方法 |
| 2.1 超声速可燃气热射流爆震实验系统 |
| 2.1.1 台架系统 |
| 2.1.2 供应系统 |
| 2.1.3 测控系统 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 解耦方法 |
| 2.2.3 数值格式 |
| 2.2.4 边界条件的处理 |
| 2.2.5 自适应网格加密程序AMROC |
| 2.2.6 块结构自适应网格加密方法 |
| 2.3 计算资源 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 超声速可燃气爆震起爆传播 |
| 3.1 超声速可燃气爆震起爆传播二维数值模拟 |
| 3.1.1 计算模型与数值方法 |
| 3.1.2 自适应网格加密收敛分析 |
| 3.1.3 爆震起爆传播过程分析 |
| 3.2 超声速可燃气爆震起爆关键因素 |
| 3.2.1 超声速可燃气动压影响 |
| 3.2.2 热射流动压影响 |
| 3.2.3 几何尺寸影响 |
| 3.2.4 起爆条件讨论 |
| 3.3 超声速可燃气爆震起爆传播实验研究 |
| 3.3.1 热射流诱导起爆 |
| 3.3.2 爆震传播模式 |
| 3.3.3 实验结果讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超声速不均匀可燃气爆震起爆传播 |
| 4.1 速度不均匀超声速可燃气爆震起爆传播 |
| 4.1.1 计算模型与数值方法 |
| 4.1.2 自适应网格加密收敛分析 |
| 4.1.3 速度不均匀爆震起爆传播结果分析 |
| 4.2 不同速度剪切层流场中爆震起爆与传播 |
| V_1速度不均匀爆震起爆传播'>4.2.2 V_2>V_1速度不均匀爆震起爆传播 |
| 4.2.3 结果讨论 |
| 4.3 组分不均匀超声速可燃气爆震起爆传播 |
| 4.3.1 计算模型与数值方法 |
| 4.3.2 自适应网格加密收敛分析 |
| 4.3.3 混合物G1可燃气爆震起爆传播结果分析 |
| 4.3.4 混合物G2可燃气爆震起爆传播结果分析 |
| 4.3.5 混合物G3可燃气爆震起爆传播结果分析 |
| 4.3.6 结果讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 燃烧室构型对超声速可燃气爆震的影响研究 |
| 5.1 超声速可燃气凹腔热射流爆震起爆传播 |
| 5.1.1 计算模型与数值方法 |
| 5.1.2 自适应网格加密收敛分析 |
| 5.1.3 凹腔耦合时热射流爆震起爆传播过程分析 |
| 5.1.4 凹腔尺寸影响分析 |
| 5.2 超声速可燃气扩张管道热射流爆震起爆传播 |
| 5.2.1 计算模型与数值方法 |
| 5.2.2 计算方法与自适应网格验证 |
| 5.2.3 扩张管道中爆震应用模拟 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 超声速可燃气爆震起爆传播三维数值模拟 |
| 6.1 计算模型与数值方法 |
| 6.2 自适应网格加密收敛分析 |
| 6.3 三维爆震过程分析 |
| 6.3.1 爆震起爆发展 |
| 6.3.2 爆震传播演化 |
| 6.3.3 三维CJ爆震结构 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（5）可压缩多项流问题的数值研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 多相流概论 |
| 1.1.1 问题分类 |
| 1.1.2 研究方法 |
| 1.1.3 发展现状 |
| 1.2 数值方法概论 |
| 1.2.1 数值离散方法 |
| 1.2.2 数值格式发展历程 |
| 1.2.3 界面处理的发展过程 |
| 1.2.4 数值方法分类 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.4 本论文研究概论 |
| 1.4.1 研究动机 |
| 1.4.2 论文思路和内容概要 |
| 第二章 数值方法 |
| 2.1 数学方程 |
| 2.2 界面条件 |
| 2.3 界面处理方法 |
| 2.4 Cut-Cell方法 |
| 2.5 数据结构的存储 |
| 2.5.1 MuSiC~+程序的数据存储 |
| 2.5.2 CCGF程序的数据存储 |
| 2.6 控制方程的离散 |
| 2.7 数值通 |
| 2.7.1 界面重构方法 |
| 2.7.2 单调迎风守恒格式 |
| 2.7.3 Riemann解 |
| 2.7.4 AUSM~+-up格式 |
| 2.8 ghost fluid方法 |
| 2.9 CCGF程序的实现过程 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 算例检测 |
| 3.1 激波管问题 |
| 3.1.1 空气-氦气激波管问题 |
| 3.1.2 空气-六氟化硫激波管问题 |
| 3.1.3 水-空气激波管问题 |
| 3.2 二维算例测试 |
| 3.2.1 Richtmyer-Meshkov不稳定的单模模拟 |
| 3.2.2 激波气泡相互作用 |
| 3.2.3 水下强激波作用下气泡破碎 |
| 3.2.4 水下爆炸 |
| 3.2.5 激波单液柱相互作用 |
| 3.2.6 激波双液柱相互作用 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 数值模拟应用 |
| 4.1 Richtmyer-Meshkov不稳定性研究 |
| 4.1.1 气体-气体的RM不稳定性 |
| 4.1.2 液体-气体的RM不稳定性 |
| 4.1.3 金属-气体的RM不稳定性 |
| 4.2 微射流的研究 |
| 4.2.1 激波诱导的微射流 |
| 4.2.2 高压气泡诱导的微射流 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 MuSiC~+程序和CCGF程序的混合使用 |
| 5.1 液滴振荡问题 |
| 5.2 水下气泡破碎的问题 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究成果 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）真实虚拟流方法在多介质可压缩流动模拟中的应用（论文提纲范文）
| 1 计算方法 |
| 1.1 基本方程 |
| 1.2 level set方法 |
| 1.3 真实虚拟流法 (RGFM) |
| 2 数值模拟 |
| 2.1 一维算例—Sod激波管问题 |
| 2.2 二维算例 |
| 2.2.1 激波打柱形氦气泡 |
| 2.2.2 水下激波打气泡 |
| 3 结 论 |
（7）笛卡尔网格下激波与物质界面相互作用数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 控制方程和边界条件 |
| 2.1 基本控制方程 |
| 2.2 状态方程 |
| 2.2.1 气体状态方程 |
| 2.2.2 水的状态方程 |
| 2.3 Level set 方程 |
| 2.4 常用的界面处理方法 |
| 2.4.1 虚拟流方法（GFM） |
| 2.4.2 改进虚拟流方法（MGFM） |
| 2.4.3 真实虚拟流方法（rGFM） |
| 2.5 多物质界面处理方法的创建 |
| 2.5.1 壁面虚拟流方法（WGFM） |
| 2.5.2 真实壁面虚拟流方法（rWGFM） |
| 2.5.3 数值算例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 数值方法及实现 |
| 3.1 HLL 和 HLLC 黎曼解 |
| 3.1.1 HLL 格式 |
| 3.1.2 HLLC 格式 |
| 3.2 WAF 方法 |
| 3.3 HLLC-HLL 格式 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.4.1 强激波打柱形氦气泡（6Ma） |
| 3.4.2 强激波打水滴（6Ma） |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 激波与气-气界面相互作用 |
| 4.1 一维算例验证 |
| 4.1.1 Sod 激波管问题 |
| 4.1.2 Woodward 和 Colella 的“Bang Bang”问题 |
| 4.1.3 激波打气-气界面 |
| 4.2 弱激波与气-气界面相互作用 |
| 4.2.1 Richtmyer-Meshkov 不稳定 |
| 4.2.2 弱激波打氦气泡 |
| 4.2.3 弱激波打 R22柱形气泡 |
| 4.2.4 弱激波打氪气泡 |
| 4.2.5 弱激波气气内爆 |
| 4.3 强激波与气-气界面相互作用 |
| 4.3.1 强激波打 R22 柱形气泡（3Ma） |
| 4.3.2 强激波打 R22 柱形气泡（6Ma） |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 激波与气-水界面相互作用 |
| 5.1 一维算例 |
| 5.2 弱激波与气-水界面相互作用 |
| 5.2.1 水下激波打气泡 |
| 5.2.2 弱激波打水滴 |
| 5.3 强激波与气-水界面相互作用 |
| 5.3.1 水下爆炸 |
| 5.3.2 强激波打水滴（3Ma） |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 激波与气-固界面相互作用 |
| 6.1 激波与静止刚体边界作用 |
| 6.1.1 后台阶绕射 |
| 6.1.2 三角形扰流 |
| 6.2 激波与动边界作用 |
| 6.2.1 活塞运动 |
| 6.2.2 方块运动 |
| 6.3 激波与多物质界面作用 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 本文创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）界面不稳定性实验的数值研究（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 计算方法 |
| 1.1 基本控制方程 |
| 1.2 多介质流体的PPM计算方法 |
| 1.2.1 Lagrange步的数值计算 |
| 1.2.2 输运步的数值计算 |
| 2 LLNL果冻环界面不稳定性实验模型的MFPPM计算 |
| 3 果冻环界面不稳定性实验和数值模拟 |
| 3.1 实验模型的简单描述 |
| 3.2 计算结果与实验结果的比较和分析 |
| 4 结论 |
（9）多介质流体运动界面高分辨率Level-Set方法研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的背景 |
| 1.2 国内外研究的现状 |
| 1.3 本文的主要工作和结构安排 |
| 第二章 Level-Set 重新初始化新方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Level-Set方程 |
| 2.3 用FMM 重新初始化LS函数 |
| 2.4 Prticle Level-Set 方法 |
| 2.5 Level-Set 重新初始化新方法 |
| 2.6 数值试验 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 多介质流动的高分辨率γ-model和体积分数方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 界面捕捉等效方程 |
| 3.3 γ-model方法的控制方程 |
| 3.4 体积分数方法 |
| 3.5 (M)WENO 插值 |
| 3.6 多介质流体耦合型方程组(M)WENO 离散 |
| 3.7 中心型格式 |
| 3.8 NND 差分格式 |
| 3.9 数值算例 |
| 3.10 小结 |
| 第四章 基于 Riemann 问题解的虚拟流动方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Fedkiw 的虚拟流动方法 |
| 4.3 虚拟流动方法的改进 |
| 4.4 Riemann问题求解 |
| 4.5 状态方程 |
| 4.6 物理量的外推技术 |
| 4.7 虚拟流体的构造 |
| 4.8 数值方法 |
| 4.9 理论分析 |
| 4.10 守恒性分析 |
| 4.11 数值算例 |
| 4.12 小结 |
| 第五章 强间断问题的 Level-Set 方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Level-Set 方程 |
| 5.3 间断关系 |
| 5.4 虚拟流体的构造 |
| 5.5 激波速度的计算 |
| 5.6 标量方程的间断跟踪方法 |
| 5.7 变量外推技术 |
| 5.8 推广到多维问题 |
| 5.9 数值方法 |
| 5.10 数值试验 |
| 5.11 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文的主要工作 |
| 6.2 进一步研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）复杂界面的界面追踪法（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的背景 |
| 1.2 本文的工作 |
| 第二章 R-M界面不稳定性 |
| 2.1 数值模拟 |
| 2.2 理论分析 |
| 2.3 实验测量 |
| 第三章 黎曼间断解和MUSCL格式 |
| 3.1 黎曼间断解 |
| 3.2 MUSCL格式 |
| 第四章 界面追踪方法 |
| 4.1 一维问题 |
| 4.2 二维问题 |
| 第五章 FronTier程序及处理 |
| 5.1 FronTier程序简介 |
| 5.2 对FronTier的改进 |
| 5.3 相关算例 |
| 第六章 结束语 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的主要论文 |
| 参考文献 |
| 附图 |
四、GHOST FLUID METHOD FOR RICHTMYER-MESHKOV INSTABILITY SIMULATION（论文参考文献）
- [1]高压脉冲水射流的喷嘴结构优化[D]. 王天雨. 浙江理工大学, 2020(04)
- [2]柱形均匀界面RM不稳定性的Atwood数效应[A]. 邹立勇,罗喜胜,丁举春,Ravi Samtaney. 第十九届中国空气动力学物理气体动力学学术交流会摘要集, 2019
- [3]Level Set方法在广义界面处理问题中的应用[D]. 张莉. 北京理工大学, 2018(06)
- [4]超声速气流中的爆震过程研究[D]. 蔡晓东. 国防科学技术大学, 2016(11)
- [5]可压缩多项流问题的数值研究及应用[D]. 白晓. 中国科学技术大学, 2016(01)
- [6]真实虚拟流方法在多介质可压缩流动模拟中的应用[J]. 陈宏,朱卫兵,张小彬,孙润鹏,郭金鑫. 爆炸与冲击, 2013(01)
- [7]笛卡尔网格下激波与物质界面相互作用数值研究[D]. 陈宏. 哈尔滨工程大学, 2012(02)
- [8]界面不稳定性实验的数值研究[J]. 柏劲松,李平,谭多望,姜洋. 力学学报, 2007(06)
- [9]多介质流体运动界面高分辨率Level-Set方法研究[D]. 张学莹. 南京航空航天大学, 2006(10)
- [10]复杂界面的界面追踪法[D]. 周袁媛. 南京航空航天大学, 2004(03)