[发明专利]一种用于爆炸问题的数值模拟方法及系统

说明书

本发明公开一种用于爆炸问题的数值模拟方法及系统，涉及爆炸模拟技术领域，先根据待模拟的实际爆炸问题确定模拟参数，然后利用网格对应的修正后高阶重构多项式计算数值通量，完成空间离散过程，以网格在初始时刻的网格参数和数值通量作为输入，计算网格在下一时刻的网格参数，完成时间离散过程，循环进行上述空间离散过程和时间离散过程，直至达到计算终止时间，从而完成对爆炸问题的数值模拟过程。由于本发明的修正后高阶重构多项式为对高阶重构多项式中的密度和压力进行始终大于0的限制后得到的，故在数值模拟过程中不会出现物理量小于0的情况，从而通过采用保正技术能够很好的完成爆炸问题的数值模拟过程。

技术领域

本发明涉及爆炸模拟技术领域，特别是涉及一种用于爆炸问题的数值模拟方法及系统。

背景技术

爆炸问题需要在给定爆炸当量下评估爆炸带来的影响，通常通过真实实验的方式来进行评估，而用于爆炸问题的实验十分危险，实验重复率低，且对记录检测设备要求较高，因此发展数值模拟方法来完成对爆炸问题的模拟是十分必要的。目前针对用于爆炸问题的数值模拟方法有很多相关研究，其中最重要的便是保正技术，在模拟爆炸、爆轰等强物理过程时，对数值模拟算法的鲁棒性提出了很高的要求，没有保正技术的话，传统的数值模拟方法将无法完成爆炸问题的模拟过程，这是由于在模拟过程中物理量会出现负数，导致无法再继续进行模拟。因此，保正技术对于爆炸问题的数值模拟十分重要。

基于此，亟需一种新型的用于爆炸问题的数值模拟技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于爆炸问题的数值模拟方法及系统，采用保正技术，能够很好的完成爆炸问题的数值模拟过程。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于爆炸问题的数值模拟方法，所述数值模拟方法包括：

根据待模拟的实际爆炸问题确定模拟参数；所述模拟参数包括计算区域、计算终止时间以及爆炸点的物理参数；所述物理参数包括所述爆炸点的位置、密度和能量；

对所述计算区域进行网格划分，得到多个网格；根据所述物理参数确定每一所述网格在初始时刻的网格参数；所述网格参数包括所述网格的密度平均值、x方向动量平均值、y方向动量平均值和能量平均值；

对于每一所述网格，利用所述网格对应的修正后高阶重构多项式计算所述网格在初始时刻的数值通量；所述修正后高阶重构多项式为对所述网格对应的高阶重构多项式中的密度和压力进行始终大于0的限制后得到的，所述高阶重构多项式包括密度多项式、x方向动量多项式、y方向动量多项式和能量多项式；

对于每一所述网格，以所述网格在初始时刻的网格参数和数值通量作为输入，计算所述网格在下一时刻的网格参数；

判断是否达到所述计算终止时间；若是，则结束迭代；若否，则以每一所述网格在下一时刻的网格参数作为下一迭代中每一所述网格在初始时刻的网格参数，返回“对于每一所述网格，利用所述网格对应的修正后高阶重构多项式计算所述网格在初始时刻的数值通量”的步骤。

在一些实施例中，所述根据所述物理参数确定每一所述网格在初始时刻的网格参数具体包括：

根据所述爆炸点的位置确定所述爆炸点所处的目标网格；

对于每一所述目标网格，以所述爆炸点的密度作为所述目标网格在初始时刻的密度平均值，以所述爆炸点的能量作为所述目标网格在初始时刻的能量平均值，以0作为所述目标网格在初始时刻的x方向动量平均值和y方向动量平均值，得到所述目标网格在初始时刻的网格参数；

对于除所述目标网格之外的其他每一非目标网格，以空气的密度作为所述非目标网格在初始时刻的密度平均值，以空气的能量作为所述非目标网格在初始时刻的能量平均值，以0作为所述非目标网格在初始时刻的x方向动量平均值和y方向动量平均值，得到所述非目标网格在初始时刻的网格参数。