模拟反应流与弹塑性结构响应双向相互作用的多物理场方法
计算物理
2018-05-09 v1 流体动力学
摘要
我们提出了一种数值方法，用于数值模拟由可压缩、惰性和反应形式的欧拉方程、多相方程和弹塑性方程组合描述的、相互作用的物理过程。这些方程组通常通过耦合有限元和计算流体动力学模型来求解。在此，我们通过将所有方程重铸为相同的双曲形式，并在同一网格上使用相同的有限体积数值格式同时求解它们。所提出的可压缩、多相、流体动力学公式可以采用五个反应和非反应流模型的层次结构，从而允许通过适当选择直接描述从简单到更复杂的应用。流体动力学系统与弹塑性系统之间的通信通过系统边界处的混合材料黎曼求解器实现，这些边界代表物理材料边界。为此，我们基于特征方程推导了上述模型每对之间的近似混合黎曼求解器。在展示完整耦合系统的验证之前，分别验证了反应流和弹塑性固体建模的组件。多维用例展示了反应流-固体相互作用方法在冲击驱动的反应流起爆和由剧烈反应引起的结构响应背景下的适用性，涉及汽车（如汽车碰撞）或国防（如爆炸反应装甲）应用。考虑了气态、液态和固态的几种炸药类型（C4、Deetasheet、硝基甲烷、气体燃料）。
引用
@article{arxiv.1710.01643,
title = {A multi-physics methodology for the simulation of the two-way interaction of reactive flow and elastoplastic structural response},
author = {Louisa Michael and Nikolaos Nikiforakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.01643},
year = {2018}
}