泄压口大小对约束空间爆炸准静态超压载荷的影响规律 被引量：18

1

作者 徐维铮 吴卫国 《高压物理学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期619-628,共10页

约束空间爆炸载荷主要包含瞬态冲击波和持续时间较长的准静态超压,为了研究泄压口大小对约束空间爆炸准静态超压载荷的影响规律,采用三阶WENO有限差分格式,编写了约束空间内炸药爆炸冲击波三维数值计算程序。利用Sod激波管、双爆轰波碰... 约束空间爆炸载荷主要包含瞬态冲击波和持续时间较长的准静态超压,为了研究泄压口大小对约束空间爆炸准静态超压载荷的影响规律,采用三阶WENO有限差分格式,编写了约束空间内炸药爆炸冲击波三维数值计算程序。利用Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用等经典算例验证了数值程序的可靠性。基于验证的程序开展了带有泄压口的约束空间内爆炸载荷数值计算。在分析数值计算结果基础上,提出了描述准静态超压载荷简化理论公式,该理论公式与数值计算结果吻合较好。研究结果可为工程抗爆结构设计提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 约束空间爆炸 三阶weno格式 数值计算 准静态超压载荷 简化理论公式

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封闭空间爆炸载荷特性研究 被引量：12

2

作者 徐维铮 吴卫国 《爆破》 CSCD 北大核心 2017年第4期40-45,共6页

封闭空间爆炸载荷主要包含瞬态冲击波和持续时间较长的准静态超压。为了研究封闭空间爆炸载荷特性,基于FORTRAN平台,采用三阶WENO有限差分格式编写了爆炸波高精度三维数值计算程序。应用Sod激波管、双爆轰波碰撞等经典算例验证了所开发... 封闭空间爆炸载荷主要包含瞬态冲击波和持续时间较长的准静态超压。为了研究封闭空间爆炸载荷特性,基于FORTRAN平台,采用三阶WENO有限差分格式编写了爆炸波高精度三维数值计算程序。应用Sod激波管、双爆轰波碰撞等经典算例验证了所开发数值程序的可靠性。在封闭空间内炸药爆炸波数值计算的基础上,基于冲量等效原则提出封闭空间内爆炸载荷简化模型,理论推导给出准静态超压峰值计算公式并通过数值计算结果验证了该公式的可靠性。开发的高精度爆炸波三维数值计算程序及提出的简化载荷模型可用于封闭空间内爆炸载荷的快速计算,为工程抗爆结构设计提供载荷输入。 展开更多

关键词 封闭空间爆炸 三阶weno格式 数值计算 简化载荷模型 准静态超压

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装药质量对约束空间内爆炸准静态超压载荷的影响规律研究 被引量：12

3

作者 徐维铮 吴卫国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期42-46,共5页

约束空间内爆炸载荷的深入研究是合理设计抗爆结构的重要依据。为了研究装药质量对约束空间内爆炸准静态超压载荷的影响规律,应用三阶WENO有限差分格式,编写炸药在约束空间内爆炸过程的三维数值计算程序。利用Sod激波管、双爆轰波碰撞... 约束空间内爆炸载荷的深入研究是合理设计抗爆结构的重要依据。为了研究装药质量对约束空间内爆炸准静态超压载荷的影响规律,应用三阶WENO有限差分格式,编写炸药在约束空间内爆炸过程的三维数值计算程序。利用Sod激波管、双爆轰波碰撞等经典算例验证了本文数值程序的可靠性。基于验证的程序开展了带有泄压口的约束空间内爆炸载荷数值计算。采用量纲分析与数据拟合相结合方式给出了准静态超压衰减系数随装药质量的变化关系。在此基础上,提出了描述准静态超压载荷简化计算公式,该公式与数值计算结果吻合较好(超压峰值误差控制在6%以内,准静态泄压误差控制在5%以内)。本文的研究可为工程抗爆结构设计提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 约束空间爆炸 三阶weno格式 数值计算 准静态超压载荷 简化计算公式

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三阶WENO-Z格式精度分析及其改进格式 被引量：7

4

作者 徐维铮 吴卫国 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第8期946-960,共15页

首先通过理论推导给出了三阶WENO格式(WENO-JS3格式)满足收敛精度的充分条件.采用Taylor(泰勒)级数展开的方法,分析发现传统的三阶WENO-Z格式(WENO-Z3格式)在光滑流场极值点处精度降低.为了提高WENO-Z3格式在极值点处的计算精度,根据收... 首先通过理论推导给出了三阶WENO格式(WENO-JS3格式)满足收敛精度的充分条件.采用Taylor(泰勒)级数展开的方法,分析发现传统的三阶WENO-Z格式(WENO-Z3格式)在光滑流场极值点处精度降低.为了提高WENO-Z3格式在极值点处的计算精度,根据收敛精度的充分条件构造一种改进的三阶WENO-Z格式(WENO-NZ3格式),并综合权衡计算精度和计算稳定性确定所构造格式的参数.通过两个典型的精度测试,验证了WENO-NZ3格式在光滑流场极值点区域逼近三阶精度.选用Sod激波管、激波与熵波相互作用、Rayleigh-Taylor不稳定性、二维Riemann(黎曼)问题经典算例,进一步证实了本文提出的WENO-NZ3格式相较其他格式(WENO-JS3、WENOZ3、WENO-N3),不仅提高了计算精度,而且提高了对复杂流场结构的分辨率. 展开更多

关键词 三阶weno格式 光滑因子 TAYLOR展开 高精度 高分辨率 双曲守恒律

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改进的三阶WENO-Z+格式及其应用 被引量：5

5

作者 徐维铮 孔祥韶 吴卫国 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期13-21,共9页

为改善三阶WENO格式的耗散特性,提高其对流场结构的分辨率,在三阶WENO-Z＋格式（WENO-Z＋3）基础上,构造不同形式的全局光滑因子,提出一种改进的WENO-Z＋3格式（NWENO-Z＋3）.选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用、双马赫... 为改善三阶WENO格式的耗散特性,提高其对流场结构的分辨率,在三阶WENO-Z＋格式（WENO-Z＋3）基础上,构造不同形式的全局光滑因子,提出一种改进的WENO-Z＋3格式（NWENO-Z＋3）.选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用、双马赫反射等经典算例,考察该格式的计算性能,结果表明：NWENO-Z＋3格式具有更低耗散性和更高的分辨率.数值研究柱形高压气体爆炸波在单舱室和连通舱室内部的传播过程及波系演化.结果表明：改进格式NWENO-Z＋3能够较好地模拟包含高压比、高密度比的爆炸波系结构. 展开更多

关键词 三阶weno格式 全局光滑因子 低耗散 高分辨率 爆炸波

原文传递

基于映射函数的三阶WENO改进格式及其应用 被引量：5

6

作者 徐维铮 孔祥韶 吴卫国 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第10期1120-1135,共16页

低耗散、高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义.在传统三阶WENO格式(WENO-JS3)和三阶WENO-Z格式(WENO-Z3)基础上,基于映射函数,给出WENO-M3、WENO-MZ3格式.选用Sod激波管、激波与熵波相互作用、双爆轰波碰撞及双Mach... 低耗散、高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义.在传统三阶WENO格式(WENO-JS3)和三阶WENO-Z格式(WENO-Z3)基础上,基于映射函数,给出WENO-M3、WENO-MZ3格式.选用Sod激波管、激波与熵波相互作用、双爆轰波碰撞及双Mach(马赫)反射等经典算例,考察上述格式的计算性能.数值结果表明,WENO-MZ3格式相较其他格式具有耗散低、对流场结构分辨率高的特性.为了进一步扩展WENO-MZ3格式的应用范围,采用该格式数值研究封闭方形舱室内柱形高压、高密度气体爆炸波传播过程,波系演化规律以及壁面典型测点压力载荷.数值计算结果表明WENO-MZ3格式能够较好地模拟包含高压比、高密度比的爆炸波且给出数值耗散较小的壁面压力载荷. 展开更多

关键词 三阶weno格式 映射函数 高分辨率 低耗散 爆炸

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密闭空间内爆炸温度场数值计算及其特性研究 被引量：4

7

作者 徐维铮 吴卫国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期280-285,I0019,I0020,共8页

采用三阶WENO有限差分格式,耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,并通过建立内能与热容之间的关系求得瞬态温度,自主开发密闭空间内炸药爆炸温度场三维数值计算程序。基于所开发的程序开展密闭空间内炸药爆炸温度场数值计... 采用三阶WENO有限差分格式,耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,并通过建立内能与热容之间的关系求得瞬态温度,自主开发密闭空间内炸药爆炸温度场三维数值计算程序。基于所开发的程序开展密闭空间内炸药爆炸温度场数值计算,初步探讨内爆炸温度场演化过程及其分布规律。研究表明:密闭空间内爆炸温度载荷在爆炸初期呈现出多峰值特征,在爆炸后期,逐渐趋近于准静态平稳值,且内爆炸温度场分布具有空间上的不均匀性;数值计算准静态温度与理论计算吻合较好,相对误差控制在1%以内,初步验证了所开发程序的可靠性和正确性。本文的研究可为进一步探讨考虑后燃烧效应爆炸温度场数值计算及毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 密闭空间内爆炸 三阶weno格式 数值计算 温度场 爆轰产物 准静态温度

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求解浅水方程组的三阶WENO新格式

8

作者 胡伟依 李小纲 邓玉喜 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第12期31-36,共6页

浅水方程的求解难点在于存在间断问题。研究具有高分辨率且对间断有效模拟能力强的求解方法,对提高方程求解精度具有重大意义。以WENO差分格式为基础,对全局光滑因子进行拆分和泰勒级数展开,并引入调节耗散性的参数p,建立了求解浅水方... 浅水方程的求解难点在于存在间断问题。研究具有高分辨率且对间断有效模拟能力强的求解方法,对提高方程求解精度具有重大意义。以WENO差分格式为基础,对全局光滑因子进行拆分和泰勒级数展开,并引入调节耗散性的参数p,建立了求解浅水方程组的三阶WENO新格式。通过数值模拟验证表明,所建立的新格式的优势主要是在函数的极值点处可以保持三阶精度且捕捉间断的能力强;通过增大间断模板分配权重,可以降低数值耗散、提高对间断点的分辨率;修改带源项浅水方程的动量项,重构源项后浅水方程能够满足静水条件下的和谐性。 展开更多

关键词 浅水方程组 三阶weno格式 高分辨率 高精度

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复杂多舱室内炸药爆炸爆轰产物运动二维数值模拟研究 被引量：4

9

作者 徐维铮 吴卫国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期400-404,510,共6页

为了研究复杂多舱室空间内炸药爆炸后爆轰产物运动规律,采用三阶WENO有限差分格式,通过耦合求解两组分可压缩欧拉方程,自主编写了多舱室内炸药爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶上的竖直平板实验与数值模拟纹影图进... 为了研究复杂多舱室空间内炸药爆炸后爆轰产物运动规律,采用三阶WENO有限差分格式,通过耦合求解两组分可压缩欧拉方程,自主编写了多舱室内炸药爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶上的竖直平板实验与数值模拟纹影图进行了对比,图中不同时刻的波系结构和台阶、竖直平板处绕射形成的漩涡结构均证明了文中程序开发的可靠性和正确性。采用验证的程序开展了复杂多舱室内炸药爆炸过程数值计算,探讨了复杂多舱室内炸药爆炸爆轰产物的传播路径及泄压口泄压对爆轰产物运动规律的影响。研究表明:舱室泄压对复杂多舱室内爆轰产物运动的影响,在爆炸初期较小,在爆炸后期较大;爆炸舱室内部泄压能显著地降低相邻舱室超压载荷强度(40%左右),减弱爆炸对相邻舱室的毁伤效应。本文的研究可为进一步探讨、考虑燃烧效应后爆轰产物扩张过程及爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 复杂多舱室内炸药爆炸 三阶weno格式 数值计算 爆炸波 爆轰产物 泄压

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三阶WENO格式精度分析与改进 被引量：3

10

作者 徐维铮 孔祥韶 +1 位作者 郑成 吴卫国 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期51-55,共5页

高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。通过理论推导分析了WENO-JS3格式和WENO-Z3格式的精度,发现两种格式在光滑流场区域(包含极值点处)具有相同的理论精度且均低于三阶设计精度,WENO-Z3格式由于增大了非光滑模板... 高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。通过理论推导分析了WENO-JS3格式和WENO-Z3格式的精度,发现两种格式在光滑流场区域(包含极值点处)具有相同的理论精度且均低于三阶设计精度,WENO-Z3格式由于增大了非光滑模板的非线性权重使其计算精度有所提高。在理论推导的基础上,提出了WENO-Z+3格式及其改进格式(WENO-Z+3P1和WENO-Z+3P32),且改进格式在光滑流场区域能满足所设计的三阶精度要求。选用一维平面黎曼问题及双马赫反射等经典算例,验证了本文提出的WENO-Z+3格式及其改进格式相较其他格式具有耗散低和对流场结构分辨率高的特性。 展开更多

关键词 三阶weno格式 精度分析 高分辨率 低耗散

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一种提高极值点处收敛精度的三阶WENO-Z格式 被引量：2

11

作者 徐维铮 吴卫国 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期261-266,共6页

为了提高三阶WENO-Z格式在极值点处的计算精度,通过理论推导给出三阶WENO格式满足收敛精度的充分条件。采用泰勒级数展开的方式,推导给出所构造格式非线性权重的计算公式,并综合权衡计算精度和计算稳定性确定所构造格式的参数。通过两... 为了提高三阶WENO-Z格式在极值点处的计算精度,通过理论推导给出三阶WENO格式满足收敛精度的充分条件。采用泰勒级数展开的方式,推导给出所构造格式非线性权重的计算公式,并综合权衡计算精度和计算稳定性确定所构造格式的参数。通过两个典型的精度测试,验证了改进格式在光滑流场极值点区域逼近三阶精度。进一步选用激波与熵波相互作用和Richtmyer-Meshkov不稳定性等经典算例,证实了本文提出的改进格式WENO-PZ3相较其他格式(WENO-JS3和WENO-Z3)不仅具有较高的精度,而且降低了格式的耗散,提高了对流场结构的分辨率。 展开更多

关键词 三阶weno格式 光滑因子 高精度 高分辨率 双曲守恒律

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一种提高极值点处精度的三阶WENO-Z改进格式及应用 被引量：1

12

作者 徐维铮 吴卫国 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期27-35,共9页

高精度、高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。为了提高三阶WENO-Z格式在极值点处的计算精度,首先通过理论推导给出三阶WENO格式满足收敛精度的充分条件。采用泰勒级数展开的方式,推导确定所构造格式的参数。通过... 高精度、高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。为了提高三阶WENO-Z格式在极值点处的计算精度,首先通过理论推导给出三阶WENO格式满足收敛精度的充分条件。采用泰勒级数展开的方式,推导确定所构造格式的参数。通过精度测试证明改进格式在光滑流场区域能收敛到三阶精度。选用Sod激波管、Rayleigh-Taylor不稳定性等经典算例证实了提出的改进格式WENO-NN3相较其他格式(WENO-SJ3、WENO-Z3和WENO-N3)具有精度高、耗散低、对流场结构分辨率高的特性。 展开更多

关键词 三阶weno格式 光滑因子 高精度 高分辨率 双曲守恒律

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密闭多舱室内柱形气云爆炸过程二维数值模拟

13

作者 徐维铮 吴卫国 况正 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第11期21-29,共9页

为了研究密闭多舱室空间内爆炸波传播过程及舱室壁面爆炸载荷分布特性,采用三阶WENO有限差分格式,编写了多舱室内爆炸冲击波二维数值计算程序。利用平面激波与矩形方腔相互作用实验验证了本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序... 为了研究密闭多舱室空间内爆炸波传播过程及舱室壁面爆炸载荷分布特性,采用三阶WENO有限差分格式,编写了多舱室内爆炸冲击波二维数值计算程序。利用平面激波与矩形方腔相互作用实验验证了本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序开展了密闭多舱室内柱形高压气云爆炸波数值计算研究,探讨了多舱室内爆炸波传播路径,不同舱室内部爆炸载荷特性及爆源位置对爆炸载荷特性的影响规律。本文研究可为工程抗爆结构设计及爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 多舱室内爆炸 爆炸波 三阶weno格式 数值计算 冲量

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一种改进的中心-WENO混合格式

14

作者 徐维铮 孔祥韶 +1 位作者 郑成 吴卫国 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期1115-1119,共5页

基于中心差分与WENO格式混合可以改善WENO格式耗散特性的思想,在理论推导的基础上,给出了一种用于激波捕捉计算的守恒型中心-WENO混合格式,该混合格式可视为三阶WENO格式和二阶中心差分格式的加权平均。在数值研究现有加权函数的基础上... 基于中心差分与WENO格式混合可以改善WENO格式耗散特性的思想,在理论推导的基础上,给出了一种用于激波捕捉计算的守恒型中心-WENO混合格式,该混合格式可视为三阶WENO格式和二阶中心差分格式的加权平均。在数值研究现有加权函数的基础上,给出了适用于该混合格式的加权函数,使其能够自适应地调整数值耗散以捕捉激波间断。数值结果表明:与三阶WENO格式相比,混合格式HY3_4能够降低数值耗散,更陡峭地捕捉间断,对复杂流场结构具有较高的分辨率;混合格式HY3_5对于包含高压比激波间断流场结构,能给出无振荡、低耗散的结果。 展开更多

关键词 三阶weno格式 中心差分 加权函数 低耗散 高分辨率

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一种三阶WENO-Z格式改进方法 被引量：1

15

作者 徐维铮 孔祥韶 +1 位作者 郑成 吴卫国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2400-2405,共6页

高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。在三阶WENO-Z格式(WENO-Z3)基础上,通过构造不同形式的全局光滑因子得到WENO-Z3N1、WENO-Z3N2、WENO-Z3N3格式。选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用等经典算例... 高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。在三阶WENO-Z格式(WENO-Z3)基础上,通过构造不同形式的全局光滑因子得到WENO-Z3N1、WENO-Z3N2、WENO-Z3N3格式。选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用等经典算例,考察了3种格式(WENO-Z3N1、WENO-Z3N2、WENO-Z3N3)的计算性能。根据泰勒级数展开,理论推导给出3种格式的精度分析。通过探讨各格式理论精度与实际计算精度之间的关系得到如下结论:3种格式在连续解非极值点处的理论精度对实际计算性能起决定性的作用,并通过双马赫反射问题进一步验证该结论的可靠性。本文的研究给出一种三阶WENO-Z格式的改进方法,合理构造全局光滑因子使得格式在连续解非极值点处满足设计精度的要求。 展开更多

关键词 三阶weno-Z格式 全局光滑因子 精度分析 低耗散 高分辨率

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