爆轰问题的一个高效二维离散玻尔兹曼模型  

An Efficient Two-Dimensional Discrete Boltzmann Model of Detonation

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作  者:林传栋 许爱国[2,3,4] 张广财[2,4,5] 李英骏 Chuandong Lin;Aiguo Xu;Guangcai Zhang;Yingjun Li(State Key Laboratory for GeoMechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining andTechnology, Beijing;National Laboratory for Science and Technology on Computational Physics, Institute of Applied Physics andComputational Mathematics, Beijing;Center for Applied Physics and Technology, MOE Key Center for High Energy Density Physics Simulations,College of Engineering, Peking University, Beijing;State Key Laboratory of Theoretical Physics, Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing;State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing)

机构地区:[1]中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 [2]北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室,北京 [3]北京大学应用物理与技术研究中心和高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室,北京 [4]理论物理国家重点实验室(中国科学院理论物理研究所),北京 [5]爆炸科学与技术国家重点实验室(北京理工大学),北京

出  处:《凝聚态物理学进展》2015年第3期102-111,共10页Advances in Condensed Matter Physics

基  金:计算物理重点实验室基金;国家自然科学基金项目[批准号:11475028和11574390];中国国家重点基础研究发展计划[批准号:2013CBA01504]的资助。

摘  要:本文构建了多松弛时间离散玻尔兹曼模型,并使用该模型模拟爆轰现象。相对于我们之前的一个模型[Xu A., Lin C., Zhang G., Li Y., Phys. Rev. E 91 (2015) 043306],本模型在模拟有化学反应或无化学反应流体系统时的计算效率更高。这是因为前者使用了24个离散速度,而本模型只使用16个。在模拟部分高马赫物理系统时,本模型表现出更高的数值稳定性。使用该模型,本文分四种情况模拟了爆轰波激发的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题。当爆轰波由反应物传向另一种较轻的不反应的物质时,由于突然失去能量补充,温度急剧下降,在物质界附近将会出现一层高密区域。A modified multiple-relaxation-time discrete Boltzmann model is proposed to simulate detona-tion. Compared with our previous model [A. Xu, C. Lin, G. Zhang, Y. Li, Phys. Rev. E 91 (2015) 043306] adopting 24 discrete velocities, this model employs only 16 ones and consequently has smaller computational cost of simulating reactive or nonreactive fluid flows. Additionally, this model has a better stability than the previous one in our numerical tests. Using this model, we simulate the Richtmyer-Meshkov instability induced by detonation wave in four cases. It is in-teresting to find that, when a detonation wave travels from the chemical reactant to a lighter nonreactive medium, since the chemical energy does not release any more, the temperature re-duces suddenly, and consequently a region with higher density exists around the material in-terface.

关 键 词:离散玻尔兹曼模型 爆轰波 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 非平衡效应 

分 类 号:O35[理学—流体力学]

 

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