【摘 要】
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凝聚炸药爆轰波的实验研究已经较为成熟,考虑到实验研究的工程量较大、研究成本较高以及实验环境的不确定性等因素,借助计算机技术通过数值模拟爆轰波的传播过程已经成为一种
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凝聚炸药爆轰波的实验研究已经较为成熟,考虑到实验研究的工程量较大、研究成本较高以及实验环境的不确定性等因素,借助计算机技术通过数值模拟爆轰波的传播过程已经成为一种较为经济的科研方式,并且通过数值计算的方法可以得到实验中许多问题无法得到的解析解。在凝聚炸药爆轰波传播过程的数值模拟研究中,直接数值模拟方法是一种较为简洁且数值模拟结果可靠性较高的算法,但其对计算力的巨大需求也是一个显著的缺点。为了得到较好的数值模拟结果,本文建立了非结构网格下凝聚炸药爆轰波传播过程的直接数值模拟模型。该模型的建立,有助于今后不同类型状态方程下凝聚炸药爆轰波直接数值模拟的研究,并且非结构网格下有限体积法的重构演化方法有利于之后复杂几何体内爆轰波传播的直接数值模拟研究。本文通过求解二维反应Euler方程组,得到了不同时刻的爆轰波阵面位置,并且探讨了一维平面流动时流动区域状态参量的变化规律。数值模拟结果表明非结构网格下有限体积法对半离散控制方程组的重构及演化是适用的,并且成功捕捉到钝感凝聚炸药爆轰波阵面的波形,与实验观测到的爆轰波形类似,波阵面发生弯曲,出现曲率效应。本文推导了钝感凝聚炸药爆轰波ZND模型反应区解析解,反应区宽度2 mm,波阵面前沿即Von Neumann峰的反应度λ = 0,反应区后沿即CJ面的反应度λ =1,所取来流初始条件能够满足模型的需求。此外,还将有限体积扩散格式成功应用到非结构网格,并且给出有限体积法求解Ut的具体离散过程。本文给出爆轰波传播过程直接数值模拟算法模型的具体建立过程,并且给出了相关方程组离散化的具体推导过程,通过直接数值模拟算法成功捕捉到了爆轰波阵面前沿位置及爆轰波波形变化过程,本文所做工作对之后更加复杂的爆轰波直接数值模拟模型的建立提供了参考模板。
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