[发明专利]冲击波求解的改进MUSL格式物质点法

权利要求书

1.一种冲击波求解的改进MUSL格式物质点法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、改进传统MUSL格式中的动量修正步骤：基于当前时间步的形函数将下一时间步的物质点动量映射到网格节点上，得到修正后的下一时刻网格节点动量，取消传统MUSL格式中的动量修正步，基于下一时间步的物质点位置计算形函数，同时将下一时间步的物质点质量和动量映射到网格节点上；

步骤2、建立冲击波流场模型，对冲击波流场进行离散化处理：划分背景网格并布设物质点；

步骤3、给定冲击波流场的初始条件与边界条件，设置计算总长；

步骤4、基于稳定性条件计算当前计算步的时间步长；设置的库朗数，计算出当前计算步的时间步长为：

其中Δt^t为当前计算步的时间步长，C_CFL为库朗数，为物质点p当前时刻的声速，分别为物质点p在当前计算步中沿x、y、z方向的速度，/为物质点p在当前计算步中的密度，/为物质点p在当前计算步中的压力，γ为气体比热比，L为网格长度，n_p为物质点总数；

步骤5、基于冲击波求解的改进MUSL格式物质点法求解冲击波流场；包括：

步骤5.1、将物质点参数映射到网格节点上，得到网格节点的质量和动量为：

其中为网格节点i在当前计算步中的质量，/为网格节点i在当前计算步中的动量，为物质点p在当前计算步中的速度，/为当前计算步中网格节点i与物质点p之间的映射函数，m_p为物质点质量；

步骤5.2、计算网格节点力为：

其中f_i^t为网格节点i在当前计算步中的力值，为当前计算步中网格节点i与物质点p之间的映射函数导数；

步骤5.3、积分动量方程为：

/

其中为网格节点i在当前计算步中的动量，/为网格节点i在下一个计算步中的动量；

步骤5.4、计算得到下一时刻物质点的位置和速度为：

其中为物质点p在当前计算步中的速度，/为物质点p在下一个计算步中的速度，n_i为网格节点数，/为物质点p在当前计算步中的位置，/为物质点p在下一个计算步中的位置；

步骤5.5、取消传统MUSL格式中修正网格节点动量的步骤，再次将物质点的质量和动量映射到网格节点上，修正网格节点的质量和动量为：

步骤5.6、更新物质点的密度为：

其中为物质点p在下一个计算步中的应变增量，它是一个方阵，行列为j和k，/为物质点p在当前计算步中的密度，/为物质点p在下一个计算步中的密度；

步骤5.7、利用理想气体状态方程更新物质点的压力为：

其中为物质点p在下一个计算步中的内能，γ为气体比热比；

步骤5.8、判断是否已计算至终点时刻，若否则令t＝t+1并转入步骤4，若是则结束进入下一步；

步骤6、对冲击波流场进行可视化处理：输出流场的密度、压力参数。

2.根据权利要求1所述的冲击波求解的改进MUSL格式物质点法，其特征在于，步骤1改进传统MUSL格式中的动量修正步骤，得到修正后的网格节点质量和动量为：

其中为网格节点i在下一计算步中的质量，/为网格节点i在下一计算步中的动量，m_p为物质点质量，/为物质点p在下一计算步中的速度，/为下一计算步中网格节点i与物质点p之间的映射函数。

3.根据权利要求1所述的冲击波求解的改进MUSL格式物质点法，其特征在于，步骤2建立冲击波流场模型，对冲击波流场进行离散化处理，对流场的边界进行几何清洗并建立拓扑，用均匀的结构网格覆盖整个计算域生成背景网格，在边界外侧至少生成一层网格作为虚网格，并在冲击波的计算范围内均匀地布设物质点。