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基于壁面虚拟流法浸入式边界激波绕射数值模拟
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作者 张建欣 陈宏 +1 位作者 刘丛林 王革 《气体物理》 2025年第4期42-47,共6页
以往虚拟流法主要用于处理流体-流体界面。在虚拟流方法的基础上,提出了一种基于虚拟流的浸入式边界方法,用于研究强不间断的复杂激波-障碍物相互作用,在界面附近构造Riemann问题并采用HLLC(Harten Lax and van Leer contact)方法对其... 以往虚拟流法主要用于处理流体-流体界面。在虚拟流方法的基础上,提出了一种基于虚拟流的浸入式边界方法,用于研究强不间断的复杂激波-障碍物相互作用,在界面附近构造Riemann问题并采用HLLC(Harten Lax and van Leer contact)方法对其进行求解,达到求解流体与固体相互作用的目的。文中给出了几个测试算例来验证该方法的适用性。首先将该方法用于求解超声速流绕过圆柱体和90°台阶,并与实验结果进行对比验证,然后将激波冲击三棱柱相互作用的结果与文献的实验结果进一步进行了对比,结果表明,在激波传播以及涡度发展和传输方面,文章方法与实验结果有很好的一致性,在激波冲击障碍物初期的波系演化有很好的适用性。 展开更多
关键词 虚拟流法 浸入式边界法 激波 Descartes网格 可压缩流
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含空穴炸药硝基甲烷冲击转爆轰过程的数值模拟
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作者 肖敏 王成 杨同会 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第9期72-86,共15页
为研究冲击波加载下含空穴液体炸药硝基甲烷的起爆过程,提出了一种基于水平集方法的欧拉多介质计算方法。采用反应欧拉方程组作为控制方程,通过水平集方法追踪化学反应混合物与空穴之间的界面。为提高计算方法的鲁棒性,在界面附近的计... 为研究冲击波加载下含空穴液体炸药硝基甲烷的起爆过程,提出了一种基于水平集方法的欧拉多介质计算方法。采用反应欧拉方程组作为控制方程,通过水平集方法追踪化学反应混合物与空穴之间的界面。为提高计算方法的鲁棒性,在界面附近的计算单元内应用修正的虚拟流体方法,将多介质问题转化成单介质问题。对于这2种流体,均采用高阶加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory, WENO)有限差分方法计算单元边界的数值通量,使得模拟结果具有高可靠性。由于Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程与理想气体状态方程形式差别很大,爆轰产物的质量分数又直接影响了化学反应区内守恒变量与原始变量的相互转化过程,难以给出爆炸混合物状态方程的显式表达形式,因此发展了一种能够解决以上难题的虚拟流体状态预测方法。通过求解涉及化学反应的复杂多介质黎曼问题,获得界面两侧虚拟流体的变量状态。对不同强度冲击波加载下硝基甲烷与空穴的相互作用问题开展了数值模拟,结果表明提出的计算方法能够捕捉到空穴压缩、塌陷、闭合以及消失后的流体动力学全过程。 展开更多
关键词 液体硝基甲烷 空穴塌陷 多介质界面 水平集方法 虚拟流体
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两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法的数值研究(英文) 被引量:2
3
作者 马东军 蔡勇 +1 位作者 孙德军 尹协远 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期186-193,共8页
本文比较研究两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法 .其中混合模型界面捕捉方法将高精度PPM格式应用到多介质体积分数形式Euler方程组 ,用双波近似求解一般刚性气体状态方程Riemann问题 ;Level Set界面捕捉方法应用无数值耗散的Ghost F... 本文比较研究两种多介质流体可压缩流动界面捕捉方法 .其中混合模型界面捕捉方法将高精度PPM格式应用到多介质体积分数形式Euler方程组 ,用双波近似求解一般刚性气体状态方程Riemann问题 ;Level Set界面捕捉方法应用无数值耗散的Ghost Fluid Method ,并用WENO格式求解Euler运动方程和Level Set演化方程 .本文给出了一维气液接触间断 ,气液Riemann问题 ,激波接触间断相互作用 ,以及二维Richtmyer 展开更多
关键词 多介质流体 可压缩流动 界面捕捉方法 ghost-fluid-method 高阶Godunov格式 Eulev方程组 PPM格式
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界面捕捉Level Set方法的(AMR)数值模拟 被引量:12
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作者 宫翔飞 张树道 江松 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期391-395,共5页
在流体力学方程的计算中采用高精度WENO格式,用AMR(adaptive mesh refinement)方法提高流场局部分辨率,在采用Level Set函数标定物质界面的计算中用GFM(ghost fluid method)方法进行界面处理,尝试将AMR技术与界面追踪技术相互融合并应... 在流体力学方程的计算中采用高精度WENO格式,用AMR(adaptive mesh refinement)方法提高流场局部分辨率,在采用Level Set函数标定物质界面的计算中用GFM(ghost fluid method)方法进行界面处理,尝试将AMR技术与界面追踪技术相互融合并应用于数值模拟,对不同的模拟结果进行了比较. 展开更多
关键词 WENO adaptive mesh REFINEMENT Level SET方法 GHOST fluid方法
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非结构动网格在多介质流体数值模拟中的应用 被引量:5
5
作者 张军 杨连波 +1 位作者 任登凤 谭俊杰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期454-458,共5页
采用非结构动网格方法对含多介质的流场进行数值模拟。采用改进的弹簧方法来处理由于边界运动而产生的网格变形。采用基于格心的有限体积方法求解守恒型的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax... 采用非结构动网格方法对含多介质的流场进行数值模拟。采用改进的弹簧方法来处理由于边界运动而产生的网格变形。采用基于格心的有限体积方法求解守恒型的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax,van Leer,Contact)方法,采用几何构造的方法使空间达到二阶精度,时间离散采用四阶Runge-Kutta方法。物质界面的处理采用虚拟流体方法。本文对含动边界的激波管、水下爆炸等流场进行数值模拟,取得较好的结果,不同时刻界面的位置和整个扩张过程被准确模拟。 展开更多
关键词 多介质流体 非结构网格 动网格 虚拟流体方法 ALE方法
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弹性板水下爆炸冲击载荷的修正虚拟流体方法分析 被引量:7
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作者 许亮 冯成亮 刘铁钢 《计算物理》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-9,共9页
研究非接触水下爆炸中板结构厚度和密度对冲击载荷和空化演变的影响.将近期发展的修正的虚拟流体方法推广应用于处理可压缩流体与弹性板结构的非线性相互作用.研究发现,假设结构不发生断裂破坏,较小的板厚度或密度可以减弱爆炸波对结构... 研究非接触水下爆炸中板结构厚度和密度对冲击载荷和空化演变的影响.将近期发展的修正的虚拟流体方法推广应用于处理可压缩流体与弹性板结构的非线性相互作用.研究发现,假设结构不发生断裂破坏,较小的板厚度或密度可以减弱爆炸波对结构的冲击,冲击载荷随着厚度或密度的增大非线性地趋向于固壁边界下的结果.而且较小的板厚度或密度可以促使空化较早形成,产生较大的空化区,并推迟和减弱空化破裂对结构的二次冲击. 展开更多
关键词 水下爆炸 流固耦合 修正的虚拟流体方法 冲击载荷 空化破裂
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高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析 被引量:8
7
作者 张志江 徐更光 《含能材料》 EI CAS CSCD 2008年第2期171-174,共4页
多介质数值计算中对于高压比和高密度比的介质界面间的处理一直以来是个难点,而且目前的计算精度都不高。本工作采用位标函数捕捉物质界面,用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理,其中含能材料爆轰产物JWL状态方程系数通过Kihara-Hikita... 多介质数值计算中对于高压比和高密度比的介质界面间的处理一直以来是个难点,而且目前的计算精度都不高。本工作采用位标函数捕捉物质界面,用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理,其中含能材料爆轰产物JWL状态方程系数通过Kihara-Hikita-Tanaka(KHT)计算的等熵膨胀数据拟合得到,并实现了程序化。对TNT和PETN两种高能炸药在水中爆炸的能量输出特性进行了计算,结果表明,本工作的计算结果与实验相似律计算结果比较吻合,误差在10%以内。 展开更多
关键词 爆炸力学 水下爆炸 相似律 虚拟流体方法
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虚拟流体方法的设计原则 被引量:5
8
作者 许亮 冯成亮 刘铁钢 《计算物理》 CSCD 北大核心 2016年第6期671-680,共10页
研究模拟可压缩多介质流的虚拟流体方法,建立一般状态方程下定义虚拟流体状态的基本原则.根据波系结构和使用的自由变量分别推导虚拟流体状态的定义方式.结果表明在这些方式下求解多介质Riemann问题理论上完全精确.进一步总结几种简单... 研究模拟可压缩多介质流的虚拟流体方法,建立一般状态方程下定义虚拟流体状态的基本原则.根据波系结构和使用的自由变量分别推导虚拟流体状态的定义方式.结果表明在这些方式下求解多介质Riemann问题理论上完全精确.进一步总结几种简单有效的虚拟流体方法,这些定义方式不依赖于虚拟流体区域可能产生的波系结构.其中一种类似于反射边界条件,只是界面速度需要首先精确预测出来.数值算例验证了研究结果的合理性. 展开更多
关键词 可压缩多介质流 虚拟流体方法 多介质Riemann问题 虚拟流体状态 一般状态方程
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利用Ghost Fluid方法模拟激波与柱形界面相互作用 被引量:4
9
作者 程军波 唐维军 +1 位作者 李德元 傅德薰 《计算物理》 CSCD 北大核心 2003年第3期219-225,共7页
 利用GhostFluid方法(后面简称Ghost方法)和γ model方法,在同样的时空离散精度条件下,对激波与柱形界面相互作用的二维可压缩流场进行了直接模拟,并与实验结果相比较.从模拟结果看,在短时间内,Ghost方法和γ model方法模拟的结果与实...  利用GhostFluid方法(后面简称Ghost方法)和γ model方法,在同样的时空离散精度条件下,对激波与柱形界面相互作用的二维可压缩流场进行了直接模拟,并与实验结果相比较.从模拟结果看,在短时间内,Ghost方法和γ model方法模拟的结果与实验结果基本相同,两种方法均正确地模拟出界面的位置、激波的强度和速度.但随着时间的发展,具有较大数值耗散的γ model方法的计算结果与实验差别越来越大;而数值耗散较小的Ghost方法能较为正确地模拟界面的运动. 展开更多
关键词 “Ghost Fluid”方法 激波 柱形界面 相互作用 二维可压缩流场 数值模拟 γ-model方法 R-M失稳
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Ghost Fluid方法在可压缩多介质流动中的应用 被引量:2
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作者 谭俊杰 任登凤 张军 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期159-162,共4页
在对可压多介质流动进行数值模拟时,界面两边流体状态方程不同会给计算带来很大麻烦,该文采用Ghost Fluid方法(GFM)成功地解决了这一问题。利用间断有限元Galerkin方法和Level Set方法,对2种不同比热比介质激波管问题进行了模拟,其数值... 在对可压多介质流动进行数值模拟时,界面两边流体状态方程不同会给计算带来很大麻烦,该文采用Ghost Fluid方法(GFM)成功地解决了这一问题。利用间断有限元Galerkin方法和Level Set方法,对2种不同比热比介质激波管问题进行了模拟,其数值结果和精确解非常吻合;对气体/水激波管、空气/氦气泡相互作用、空气/R22相互作用等问题进行了模拟,其结果与相关文献的结果一致,表明利用该方法进行可压缩多介质流动数值模拟是可行的。 展开更多
关键词 多介质 LEVEL SET方法 GHOST Fluid方法 数值模拟
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水/气多介质问题的界面处理方法 被引量:2
11
作者 徐爽 赵宁 +1 位作者 王春武 王东红 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期326-334,共9页
针对不可压缩可压缩水/气多介质问题,提出一种新的界面处理方法。在可压缩水/气界面处构造Riemann问题,在水中设音速趋于无穷大,求解Riemann问题得到不可压缩可压缩水/气界面处流体的准确流动状态;然后以此状态结合GFM(ghost fluid meth... 针对不可压缩可压缩水/气多介质问题,提出一种新的界面处理方法。在可压缩水/气界面处构造Riemann问题,在水中设音速趋于无穷大,求解Riemann问题得到不可压缩可压缩水/气界面处流体的准确流动状态;然后以此状态结合GFM(ghost fluid method)方法分别为2种流体定义界面边界条件,将两相流问题转化为单相流问题计算,通过求解level set方程来跟踪界面的位置。对各种不同的界面边界条件定义方法进行了比较,数值模拟结果表明算法能准确地捕捉各类间断的位置,证明了算法的有效性和稳健性。 展开更多
关键词 爆炸力学 RIEMANN问题 GFM方法 LEVEL SET 水/气界面 多介质流动
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虚拟流体方法的显隐算法 被引量:4
12
作者 丁岩 袁礼 杨莉 《计算物理》 CSCD 北大核心 2013年第1期27-34,共8页
基于算子分裂,把欧拉方程分裂成对流项和非对流项两部分,建立一种基于原始变量的二阶显隐算法.由通常的虚拟流体方法显式地预估流场,用隐式的压力修正对预估解进行修正.计算结果表明,这样可以有效增大时间步长,提高计算效率.
关键词 虚拟流体方法 显隐算法问题 算子分裂
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基于求解Riemann问题的界面处理方法 被引量:6
13
作者 王春武 赵宁 《计算物理》 CSCD 北大核心 2005年第4期306-310,共5页
通过在界面处构造Riemann问题,根据流体的法向速度和压力在界面(接触间断)处连续的特性,利用Riemann问题的解不仅定义了ghost流体的值,而且对真实流体中邻近界面的点值进行了更新,使得在界面处的流体的状态满足接触间断的性质,给出了更... 通过在界面处构造Riemann问题,根据流体的法向速度和压力在界面(接触间断)处连续的特性,利用Riemann问题的解不仅定义了ghost流体的值,而且对真实流体中邻近界面的点值进行了更新,使得在界面处的流体的状态满足接触间断的性质,给出了更加精确的界面边界条件,守恒误差分析表明该方法在界面计算过程中引入较小的误差.数值试验表明该方法能准确地捕捉界面和激波的位置. 展开更多
关键词 可压缩多介质流 GFM方法 RIEMANN问题
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基于Level-Set的多介质流体动力学数值分析 被引量:2
14
作者 张志江 徐更光 史锐 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期948-951,共4页
针对水中爆炸中涉及的多介质高压比和高密度比数值计算精度不高的问题,提出了解决该类问题的可行性方法,并对该方法进行了程序实现.该方法利用位标函数追踪多介质流体运动界面,采用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理.通过黎曼问题、... 针对水中爆炸中涉及的多介质高压比和高密度比数值计算精度不高的问题,提出了解决该类问题的可行性方法,并对该方法进行了程序实现.该方法利用位标函数追踪多介质流体运动界面,采用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理.通过黎曼问题、激波打击气泡和激波打击液气面问题的计算,得出计算结果与理论分析结果吻合.TNT水中爆炸的计算结果与实验相似律求得的冲击波参数对比表明,两者计算结果比较吻合. 展开更多
关键词 位标函数 虚拟流体方法 水下爆炸
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一维多介质可压缩Euler方程的高精度RKDG有限元方法 被引量:4
15
作者 陈荣三 蔚喜军 《计算物理》 CSCD 北大核心 2006年第1期43-49,共7页
采用RKDG有限元方法、Level Set方法和改进的带“Isentropic”修正的Ghost Fluid方法模拟了一维多介质可压缩Euler方程,其中Euler方程、Level Set方程和重新初始化方程都采用了三阶精度的RKDG有限元方法进行离散,并对一维两种介质可压... 采用RKDG有限元方法、Level Set方法和改进的带“Isentropic”修正的Ghost Fluid方法模拟了一维多介质可压缩Euler方程,其中Euler方程、Level Set方程和重新初始化方程都采用了三阶精度的RKDG有限元方法进行离散,并对一维两种介质可压缩流体进行了数值实验,得到了较高分辨率的计算结果. 展开更多
关键词 RKDG有限元方法 LEVEL SET方法 GHOST Huid方法 “Isentropic”修正
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多介质流动数值计算中的界面处理方法 被引量:2
16
作者 张学莹 赵宁 王春武 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期249-256,共8页
求解Riemann问题得到界面接触间断的流动状态,并以此构造带状区域的虚拟流体状态,对于多维问题设计了一种方便有效的算法。同时求解耦合的守恒形式欧拉方程组和非守恒界面捕捉方程,并用Level-Set函数捕捉界面,数值计算采用高分辨率MWEN... 求解Riemann问题得到界面接触间断的流动状态,并以此构造带状区域的虚拟流体状态,对于多维问题设计了一种方便有效的算法。同时求解耦合的守恒形式欧拉方程组和非守恒界面捕捉方程,并用Level-Set函数捕捉界面,数值计算采用高分辨率MWENO格式。最后对可压缩多介质流动问题进行了数值模拟。 展开更多
关键词 多介质流体界面 RIEMANN问题 虚拟流动方法 γ-model方法 MWENO格式
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可压缩多介质流体数值模拟中的Level-Set间断跟踪方法 被引量:2
17
作者 张学莹 赵宁 王春武 《计算物理》 CSCD 北大核心 2006年第5期518-524,共7页
针对可压缩多介质流体的数值模拟,发展了一种Level-Set间断追踪技术,用LS(Level-Set)函数追踪激波和捕捉界面,用Riemann问题解构造带状区域内的虚拟流体状态,对物理量的外推方法、间断附近虚拟流体的构造、间断推进速度的计算等问题进... 针对可压缩多介质流体的数值模拟,发展了一种Level-Set间断追踪技术,用LS(Level-Set)函数追踪激波和捕捉界面,用Riemann问题解构造带状区域内的虚拟流体状态,对物理量的外推方法、间断附近虚拟流体的构造、间断推进速度的计算等问题进行了研究.最后对可压缩多介质流体一维和二维守恒律方程组进行数值模拟,数值计算采用通量重构的高精度WENO格式,计算结果令人满意. 展开更多
关键词 多介质流体界面 Level—Set间断跟踪 虚拟流动方法 WENO格式
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求解无粘可压Euler方程组的虚拟流方法 被引量:1
18
作者 封建湖 蔡力 +1 位作者 谢文贤 王振海 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期496-501,共6页
首先将三阶Godunov型半离散中心迎风格式推广到四阶,之后再将该新的四阶半离散中心迎风格式与Level Set方法以及虚拟流方法结合起来,成功地处理了非反应激波问题和多介质流中的爆轰间断问题。由于Level Set函数能隐式地追踪到界面的位置... 首先将三阶Godunov型半离散中心迎风格式推广到四阶,之后再将该新的四阶半离散中心迎风格式与Level Set方法以及虚拟流方法结合起来,成功地处理了非反应激波问题和多介质流中的爆轰间断问题。由于Level Set函数能隐式地追踪到界面的位置,而虚拟流的构造能隐式地捕捉到界面的边界条件,故而本文的方法可以很自然地推广到多维情况。 展开更多
关键词 半离散中心迎风格式 LEVEL SET方法 虚拟流方法
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Level Set方法在地面效应数值模拟中的应用 被引量:1
19
作者 何琨 陈坚强 毛枚良 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期328-333,471,共6页
利用Level Set方法隐式捕捉界面并能处理复杂的物质界面及其拓扑结构变化(如合并、交叉、破碎等)情况的优势,基于可压缩N-S方程的预处理技术,采用基于界面两侧介质黎曼关系的修正虚拟流体方法对介质边界进行处理;将只能应用于可压缩流... 利用Level Set方法隐式捕捉界面并能处理复杂的物质界面及其拓扑结构变化(如合并、交叉、破碎等)情况的优势,基于可压缩N-S方程的预处理技术,采用基于界面两侧介质黎曼关系的修正虚拟流体方法对介质边界进行处理;将只能应用于可压缩流动界面模拟的修正虚拟流体方法推广应用于不可压缩流动问题的模拟,数值模拟了气-水运动界面与近水面飞行器的相互影响规律。通过与将水面视为对称面的简化模型对比发现:利用自由运动界面模型计算的NACA6409翼型升力较小,能更准确地反映飞行器流场对水面形状的影响,其结果更为符合实际;文中还对比了翼型距水面不同高度时的结果,得到了翼型受水面影响的强弱与翼型距水面的高度成反比的结论。 展开更多
关键词 地面效应 LEVEL SET方法 修正虚拟流体方法 预处理方法
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二维多介质可压缩流的RKDG有限元方法 被引量:2
20
作者 陈荣三 蔚喜军 《计算物理》 CSCD 北大核心 2006年第6期699-705,共7页
应用RKDG(Runge-Kutta Discontinuous Galerkin)有限元方法、Level Set方法和Ghost Fluid方法数值模拟二维多介质可压缩流,其中Euler方程组、Level Set方程和重新初始化方程的空间离散采用DG(DiscontinuousGalerkin)有限元方法,时间离... 应用RKDG(Runge-Kutta Discontinuous Galerkin)有限元方法、Level Set方法和Ghost Fluid方法数值模拟二维多介质可压缩流,其中Euler方程组、Level Set方程和重新初始化方程的空间离散采用DG(DiscontinuousGalerkin)有限元方法,时间离散采用Runge-Kutta方法.对二维的气-气和气-液两相流进行了数值计算,得到了分辨率较高的计算结果. 展开更多
关键词 RKDG有限元方法 多介质可压缩流 GHOST Fluid方法 kvel SET方法
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