[发明专利]一种用于爆炸材料爆炸冲击模拟的欧拉域划分方法

说明书

本发明涉及一种用于爆炸材料爆炸冲击模拟的欧拉域划分方法，包括如下步骤：步骤一：计算爆炸材料的几何尺寸；步骤二：绘制圆柱体爆炸材料冲击的欧拉域并分割成流体域和爆炸材料域；步骤三：对欧拉域的端面进行划分，对流体域划分为多个同心圆弧面；步骤四：根据步骤三的划分结果进一步划分为二维结构化单元，将二维结构化单元拉伸生成爆炸材料冲击的欧拉域单元。通过对欧拉域单元进行划分设置能够简化仿真模拟前的网格划分的处理难度和时间，还能有效的控制欧拉域单元的质量，同时也能保证欧拉域单元具有爆炸材料为中心等距离扩散的特征，使欧拉域单元满足爆炸冲击波传播规律和捕捉爆炸冲击波的特征的参数，提高仿真计算效率和准确性。

技术领域

本发明涉及仿真模拟领域，更具体地，涉及一种用于爆炸材料爆炸冲击模拟的欧拉域划分方法。

背景技术

随着爆炸材料冲击在军事和民用上运用越来越广泛，国内外学者针对爆炸材料冲击特性进行深入的研究，研究内容包括爆炸材料冲击传播过程、膨胀运动过程、结构动态响应及损伤破坏等过程。目前采用主要研究方法有试验研究和仿真计算研究。试验实施周期长、成本高等缺点，且仅能得到特定条件部分爆炸特性。而仿真计算研究直观地再现爆炸材料冲击传播过程、膨胀运动过程、结构动态响应及损伤破坏等过程，能针对多种工况进行多次仿真重复分析研究，且仿真计算结果合理准确，有周期短、成本低等特点，因而被专家和学者广泛地接受和认可。

现有的一种基于梯度网格技术的水下远场爆爆炸材料冲击仿真计算方法，确定起爆源类型、药量或爆轰能量、形状和爆距；建立包裹起爆源的细Euler网格；建立一定爆距下的远场水域粗Euler网格；分别赋予细Euler网格和粗Euler网格以相应的材料参数；设置水域边界条件；设置梯度网格命令并提交软件计算；提取一定爆距冲击波峰值压力，并与Cole水下爆炸533公式计算值进行比较；根据对比结果确定下一步的计算步骤：若仿真结果压力值与533公式计算值吻合较好，则进行步骤9；若仿真结果压力值与533公式计算值相对差值超出误差范围，则回到步骤3。本发明通过合理的网格尺寸设置和梯度网格技术的应用，极大地减少了水下远场爆爆炸材料冲击仿真计算量，并且能够保证计算精度。

仿真计算作为一种研究手段，捕捉爆炸冲击波和能量波的传播过程特征参数是仿真计算的难点和重点。众所周知，单元形状和单元质量对于仿真计算的结果有很大影响，因此如何划分高质量单元使其适合模拟爆炸材料爆炸冲击产生的冲击波和能量波传播过程显得尤为重要。在上述的技术方案中，其网格只有对远近进行疏密的划分，难以达到控制网格的目的，且难以满足以爆炸材料为中心等距离扩散特征，导致模拟仿真的准确性和置信度。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中模拟仿真效果差的问题，提供一种用于爆炸材料爆炸冲击模拟的欧拉域划分方法，对仿真爆炸物进行欧拉域拓扑结构划分，能捕捉爆炸冲击波和能量波向四周等速等距离传播、能量波和冲击波迅速衰减的特性，大幅提高仿真计算准确性和置信度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于爆炸材料爆炸冲击模拟的欧拉域划分方法，包括如下步骤：

步骤一：计算爆炸材料的几何尺寸；

步骤二：绘制圆柱体爆炸材料冲击的欧拉域并分割成流体域和爆炸材料域；

步骤三：对欧拉域的端面进行划分，对流体域划分为多个同心圆弧面；

步骤四：根据步骤三的划分结果进一步划分为二维结构化单元，将二维结构化单元拉伸生成爆炸材料冲击的欧拉域单元。

在上述的技术方案中，通过在欧拉域端面按照做不同半径的同心圆分割端面，形成多个同心的圆弧面，让被拉伸的单元等距离扩散，通过对欧拉域单元进行划分设置不仅能有效的控制欧拉域单元的质量，同时也能保证欧拉域单元具有爆炸材料为中心等距离扩散的特征，使欧拉域单元满足爆炸冲击波传播规律和捕捉爆炸冲击波的特征的参数，以保证爆炸材料冲击有限元模型的计算稳定性和计算精度。