本文研究运动激波和多物质界面相互作用问题。假设气体和水为无黏可压缩介质,采用Euler方程描述可压缩介质流场。将GFM方法拓展到多物质界面和计算域边界条件处理,采用level-set方法追踪气/气、气/水和气/固界面,界面边界条件处理同时考虑虚拟流体和当地真实流体的某些性质。气/气界面采用OGFM方法定义边界条件。气/水界面采用文献修正的rGFM方法定义边界条件,提高了 Riemann问题构造的精度。气/固界面基于GFM方法通过外推参数定义固壁边界条件。本文采用有限差分方法分别求解流场控制Euler方程(双曲守恒律方程)、界面level-set方程和重新初始化方程(Hamilton-Jacobi方程),结合方程特点,空间离散分别选用合适的五阶WENO格式,时间离散选用三阶TVD Runge-Kutta 方法。本文首先重复了文献中的算例,如Sod和Lax激波管问题、界面在旋转和剪切流场运动和变形、水下气泡膨胀以及激波和单个水/固体圆柱相互作用。给出了压力分布、界面位置等计算结果,表明本文与文献结果是符合的,也验证了本文数值方法和计算程序。在此基础上,本文对运动激波和双列水/固柱、单列水柱以及同时包含He气泡、气水和气固界面相互作用问题进行了计算,给出了不同时刻的流场密度纹影图和指定点的压力时间曲线。主要结论概述如下:(1)对于空气中激波分别和双列水柱/固体圆柱相互作用问题,计算结果表明:激波在水柱和固体圆柱表面间发生规则和Mach反射、透射等现象,相邻界面的反射激波还会进一步发生透射和反射,流场激波波系结构极为复杂。除了水柱的透射激波外,水柱和固体圆柱表面的反射激波及其相邻水柱/圆柱反射激波的相互透射和反射产生的激波波系结构几乎相同。原因是:水相对于空气密度和惯性都很大,在激波扫过柱体的短时间内,水柱运动和变形较为缓慢,与固体圆柱类似。空气和水声阻抗差异使得水柱吸收空气冲击波能量很小,而固体圆柱内部无能量吸收,两者表现较为一致。水柱和固体圆柱下游均出现旋涡。(2)对于空气激波与不同直径、不同数量单列水柱相互作用问题,计算结果表明:水柱直径越大或者数量越多,即孔隙率越小,激波传播过程中所受阻碍就越大,其受扰动程度也就越剧烈,导至相邻水牲或固体圆柱出现"泡状激波",类似喷管的喉道起动激波。(3)对于空气激波同时与He气泡、水柱和间体圆柱相互作用问题,计算结果表明:激波在不同物质界面产生了不同的激波波系结构。其中,水柱和固体圆柱表面的激波结构和强度相似,但He产气泡界面附近激波结构差异显著,界面形变剧烈,激波衰减程度较大。原因是:水和He气、空气声阻抗趋异巨大,水中透射激波能量低,因此,水和固体圆柱激波结构接近,但He气密度小于空气且He气与空气的声阻抗差异很小,He气泡惯性小,受激波冲击作用产生较大变形和明显运动,He气泡吸收能量较大,因而透射激波强度较大,导致入射激波衰减较快。(4)上述计算结果表明:本文采用的数值方法、界面边界条件处理是合适的,可以捕捉到激波和同类多个界面以及不同类多个界面相互作用的精细和复杂激波波系结构。本文将GFM方法由气/气和气/水界面推广到气/固界面和计算域边界处理,为复杂计算域和运动边界复杂流动计算提供了不同于坐标变换的一条新途径。