三维多介质球(轴)对称及空化问题的数值模拟

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三维高压气泡爆炸的数值模拟具有重要的应用背景,如空中爆炸和水下爆炸问题等.这类问题通常是球对称问题或轴对称问题,可以通过坐标变换以及球对称或轴对称性质转化为一维或二维问题进行计算,可以大大减少计算量,提高计算效率。本文将高精度RKDG(Runge-Kutta Discontinuous Galerkin)方法和RGFM(Real Ghost Fluid Method)界面处理方法親合在一起,给出了多介质流动问题的数值模拟方法。在RGFM界面处理方法中,通过在界面处构造和求解Riemann问题得到界面处流体的流动状态,以此状态来定义界面边界条件,将多介质流动问题转化为单介质流动问题,通过求解Level-Set方程来追踪确定界面位置,然后利用高精度RKDG方法对每一种流体进行计算,对于水下爆炸中产生的空化现象,利用单流体空化模型进行处理。针对因坐标变换产生的奇点问题,本文也给出了相应的数值处理方法。对多个高压气泡爆炸问题进行数值模拟,数值结果表明本文所给的算法能准确捕捉各种物理现象,保持界面清晰,大大提高计算效率。
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