可压缩非守恒型两相流模型的GKS方法研究
由于颗粒状炸药的爆燃爆轰转变以及固体炸药爆炸产生的气固两相流动等两相流动现象的研究需求，Baer-Nunziato提出了一种非守恒型两相流模型，因其较好地刻划了两相之间的相互作用而成为包括数值模拟方法在内的研究热点。在传统的数值求解中，流的计算通常需要通过构造精确Riemann精确解或近似Riemann解，这些算法或因为迭代而增加了计算量，或因为状态方程复杂而难以实现。目前最好的两相流Riemann精确解解法器需要二重迭代，计算量成量级增加。此外，BN模型方程是非守恒型方程，对于非守恒项的离散还没有成熟的方法，非守恒项既不能当作通量处理又不能当作一般的源项。因此对于非守恒型两相流模型的数值算法研究即是学科前沿问题也是目前的热点研究问题。本文旨在构建一种非守恒型两相流GKS方法，期望计算量有本质的减少，同时计算精度与利用Riemann解构造的格式相当。 本文首先概述了两相流的应用背景、研究历史和研究方法，简单介绍了GKS方法的研究历史和现状。然后介绍了BN非守恒型两相流模型，模型方程的特征分析以及Riemann解的求解过程。在简单介绍KFVS格式后，接着提出了本文的非守恒型两相流GKS方法，并验证了本文GKS方法与宏观欧拉方程的统一性。 本文的重点是构建BN非守恒型两相流的GKS模型。在前人研究的基础上，提出了GKS模型并验证了模型与BN方程组的匹配性，给出了新方法的详细求解步骤以及数值实验。该方法基于KFVS格式，考虑了非守恒项对通量的影响，不仅很好的处理了非守恒项，还避免了近似Riemann解法器，极大提高了计算速度。大量的数值算例也验证了新方法的精确性和健壮性，具有广泛的应用前景。
气固两相流;非守恒型两相流模型;GKS方法;计算精度
中国工程物理研究院
硕士
流体力学
赵桂萍
2011
中文
O359
50
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）