考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算研究 被引量：3

1

作者 徐维铮 吴卫国 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期661-670,I0002,共11页

为了研究后燃烧效应对爆炸场参数的影响规律,提出一种考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算方法,将简化的反应率模型,耦合到三维两组可压缩欧拉方程中近似考虑后燃烧效应。并通过建立气体内能与热容之间的关系求得瞬态温度,根据热力... 为了研究后燃烧效应对爆炸场参数的影响规律,提出一种考虑后燃烧效应密闭空间内爆炸场数值计算方法,将简化的反应率模型,耦合到三维两组可压缩欧拉方程中近似考虑后燃烧效应。并通过建立气体内能与热容之间的关系求得瞬态温度,根据热力学关系建立绝热指数计算公式。基于FORTRAN平台,采用五阶WENO有限差分格式,自主开发考虑后燃烧效应密闭空间内炸药爆炸场三维数值计算程序。基于所开发的程序数值探讨内爆炸场演化过程及后燃烧效应对爆炸场参数计算的影响。结果表明:(1)准静态温度、绝热指数及超压数值解与考虑后燃烧效应的理论解吻合较好,相对误差小于5%,初步验证了所开发程序的可靠性。(2)后燃烧效应在内爆炸场数值模拟中需要引起足够的重视,同一内爆炸工况下,准静态温度、绝热指数及超压数值解与不考虑后燃烧效应的理论解误差分别高达25%,6%,31%。 展开更多

关键词 密闭空间内爆炸 TNT 炸药 后燃烧效应 五阶weno 格式 数值计算 温度场 绝热指数场 反应率场

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JWL状态方程及其等效多方状态方程在内爆炸计算中的应用分析 被引量：8

2

作者 徐维铮 吴卫国 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期83-91,共9页

[目的]为研究JWL状态方程及其等效多方气体状态方程对内爆炸参数的影响规律,[方法]利用自主开发的程序开展舱室内炸药爆炸过程数值计算。首先,探讨JWL状态方程中ω参数及环境气体绝热指数的不同取值对内爆炸参数计算的影响规律;然后,基... [目的]为研究JWL状态方程及其等效多方气体状态方程对内爆炸参数的影响规律,[方法]利用自主开发的程序开展舱室内炸药爆炸过程数值计算。首先,探讨JWL状态方程中ω参数及环境气体绝热指数的不同取值对内爆炸参数计算的影响规律;然后,基于JWL状态方程提出确定其等效多方气体状态方程中参数的方法,并通过算例对其可行性及可靠性进行验证。[结果]研究结果表明,ω参数及环境气体绝热指数的增大均可使最终的混合物绝热指数及冲击波峰值增大,并使冲击波到达舱室壁面的初始时间提前;ω参数的增大加快了爆炸初期爆轰产物的膨胀速率,最终使准静态压力峰值增大;而环境气体绝热指数的增大减缓了爆炸初期爆轰产物的膨胀速率,对最终准静态压力峰值影响很小。[结论]该等效方程具有一定的可靠性,研究结果可为抗爆结构设计及毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 约束空间内爆炸 五阶weno格式 爆轰产物 JWL状态方程 可变指数多方气体状态方程 数值计算

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后燃烧效应对约束空间内爆炸载荷的影响规律 被引量：8

3

作者 徐维铮 吴卫国 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第1期52-58,共7页

[目的]为了研究后燃烧效应对约束空间内炸药爆炸载荷的影响规律,[方法]将反应率模型耦合到可压缩欧拉方程中,并以源项的方式进行后燃烧能量的添加。采用五阶WENO有限差分格式和三阶TVD-RK格式对耦合方程空间项和时间项进行离散求解,自... [目的]为了研究后燃烧效应对约束空间内炸药爆炸载荷的影响规律,[方法]将反应率模型耦合到可压缩欧拉方程中,并以源项的方式进行后燃烧能量的添加。采用五阶WENO有限差分格式和三阶TVD-RK格式对耦合方程空间项和时间项进行离散求解,自主编写约束空间内炸药爆炸后燃烧过程的二维数值计算程序。基于自主程序开展不同工况下内爆炸后燃烧效应数值计算,探讨内爆炸过程中反应速率及后燃烧能量大小对爆炸载荷的影响规律。[结果]研究表明:在后燃烧能量大小一定的情况下,反应速率常数增大时,冲击波到达时间提前,冲击波峰值、冲量均增大,准静态超压峰值保持不变;在反应速率常数一定的情况下,随着后燃烧能量的增大,冲击波峰值、冲量及准静态超压峰值均增大;后燃烧能量的加入能显著增强爆炸载荷强度。[结论]研究成果可为抗爆结构设计及毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 约束空间内爆炸 后燃烧效应 反应率模型 五阶weno格式 爆炸载荷

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基于HLL-HLLC的高阶WENO格式及其应用研究 被引量：5

4

作者 傅林 高正红 左英桃 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期128-134,共7页

HLL-HLLC格式能够克服HLLC在强激波附近的激波不稳定现象,并且保持了HLLC的低耗散特性,是一种适合更大马赫数范围的近似黎曼求解器。本文从RANS方程出发,将HLL-HLLC近似黎曼求解器结合五阶WENO重构,实现了对无粘通量的高阶离散;同时,采... HLL-HLLC格式能够克服HLLC在强激波附近的激波不稳定现象,并且保持了HLLC的低耗散特性,是一种适合更大马赫数范围的近似黎曼求解器。本文从RANS方程出发,将HLL-HLLC近似黎曼求解器结合五阶WENO重构,实现了对无粘通量的高阶离散;同时,采用完全守恒形式的四阶中心差分格式处理粘性项,建立了RANS方程的高阶数值求解格式。通过对四个经典算例,钝头体、ONERA M6机翼、DLR F6-WB翼身组合体和DLR F6-WBNP复杂外形的数值模拟,考察了两种WENO改进格式在复杂流场中的表现,研究了高阶格式的收敛特性;给出了在复杂流动中WENO自由参数的推荐值,以增强求解的收敛性。算例结果表明,本文构造的高阶格式鲁棒性好,能够显著改善激波位置和激波强度,捕获更丰富的流场细节,满足复杂工程应用需求。 展开更多

关键词 五阶weno格式 四阶中心差分格式 HLLC 高分辨率格式 可压缩流动

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约束空间爆炸冲击波高精度数值计算及实验验证 被引量：3

5

作者 徐维铮 孔祥韶 +1 位作者 郑成 吴卫国 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1151-1161,共11页

当爆炸发生在约束空间中时,冲击波的传播和演化特性将更加复杂,其对内部结构产生的毁伤破坏效应也更加严重。为了准确评估约束空间内的爆炸载荷,本文提出了改进的五阶WENO有限差分格式,并采用经典算例对其计算精度进行了验证,编写了三... 当爆炸发生在约束空间中时,冲击波的传播和演化特性将更加复杂,其对内部结构产生的毁伤破坏效应也更加严重。为了准确评估约束空间内的爆炸载荷,本文提出了改进的五阶WENO有限差分格式,并采用经典算例对其计算精度进行了验证,编写了三维约束空间内柱形TNT爆炸冲击波计算的数值程序。开展了约束空间内柱形TNT爆炸实验,采用本文程序对实验过程进行了数值计算,通过与实验数据的对比验证了数值计算程序的可靠性,在此基础上开展了约束空间爆炸载荷的影响因素研究。结果表明本文程序可快速准确地计算出约束空间内的爆炸载荷,为结构抗爆设计提供可靠的载荷输入。 展开更多

关键词 约束空间 数值计算 五阶weno格式 柱形TNT爆炸 爆炸冲击波 爆炸载荷

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多舱室内气云爆炸爆轰产物运动二维数值模拟 被引量：3

6

作者 徐维铮 吴卫国 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第A01期92-99,共8页

[目的]为了研究多舱室空间内气云爆炸后爆轰产物的运动规律,[方法]采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,自主编写多舱室内气云爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶试验验... [目的]为了研究多舱室空间内气云爆炸后爆轰产物的运动规律,[方法]采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,自主编写多舱室内气云爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶试验验证本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序开展不同爆炸工况气云爆炸过程数值计算,探讨多舱室内爆炸过程中泄压、后燃烧能量加入对爆轰产物运动过程的影响规律。[结果]结果表明:增大泄压口尺寸,可加剧爆轰产物泄出过程;增大反应速率常数,可加速爆轰产物向相邻舱室的扩张过程。[结论]研究成果可为进一步考虑多组分复杂燃烧效应后爆轰产物扩张过程及毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 多舱室内气云爆炸 爆炸波 五阶weno格式 数值计算 爆轰产物

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内爆炸后燃烧反应率时间历程理论预估及能量释放常数确定方法 被引量：2

7

作者 徐维铮 吴卫国 况正 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期22-29,共8页

[目的]约束空间内爆炸后燃烧效应涉及复杂的多组分化学反应燃烧过程,采用简化的反应率模型近似描述后燃烧效应具有一定的合理性和工程应用价值。然而,如何预估模型中的反应率时间历程及确定能量释放常数,仍是需要进一步解决的问题。为... [目的]约束空间内爆炸后燃烧效应涉及复杂的多组分化学反应燃烧过程,采用简化的反应率模型近似描述后燃烧效应具有一定的合理性和工程应用价值。然而,如何预估模型中的反应率时间历程及确定能量释放常数,仍是需要进一步解决的问题。为此,[方法]提出一种后燃烧反应率时间历程的理论预估方法,在此基础上采用化学反应动力学方法确定内爆炸化学反应时间,进而确定能量释放常数。[结果]研究表明:虽然在爆炸初期和爆炸后期理论预估公式与数值计算结果存在一定的差异,但总体趋势吻合较好;按照化学反应动力学分析方法近似确定化学反应结束时刻具有一定的合理性和可靠性。[结论]研究结果可为抗爆结构设计及毁伤评估提供一定的参考和指导。 展开更多

关键词 约束空间内爆炸 后燃烧效应 反应率模型 五阶weno格式 化学反应动力学 能量释放常数

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基于WENO-Z+重构的熵稳定格式求解LWR交通流模型 被引量：1

8

作者 冯娟娟 封建湖 +1 位作者 程晓晗 杨苗苗 《西北师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期35-40,共6页

构造了交通流LWR模型方程相应的熵稳定格式.在数值模拟时,单元交界面的离散采用五阶WENO-Z+重构,时间方向的推进采用强稳定的三步三阶Runge-Kutta方法,从而得到了一种高精度、高分辨率以及数值稳定的熵稳定WENO-Z+格式.将新构造的熵稳定... 构造了交通流LWR模型方程相应的熵稳定格式.在数值模拟时,单元交界面的离散采用五阶WENO-Z+重构,时间方向的推进采用强稳定的三步三阶Runge-Kutta方法,从而得到了一种高精度、高分辨率以及数值稳定的熵稳定WENO-Z+格式.将新构造的熵稳定WENO-Z+数值算法应用于多个实际交通流问题的求解中,结果显示,该算法对激波有良好的捕捉效果,在间断区域没有非物理振荡,是模拟交通流LWR模型的理想方法. 展开更多

关键词 交通流 熵稳定 高精度 高分辨率 五阶weno-Z+格式

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一种约束空间内炸药爆炸温度场数值计算方法及应用 被引量：1

9

作者 徐维铮 吴卫国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期939-944,1003,共7页

为了研究约束舱室内炸药爆炸温度场,采用五阶WENO有限差分格式,耦合求解了爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程;并通过理论推导建立了热容与气体内能之间的关系式;进而采用牛顿迭代法求得最终温度场,自主开发了约束舱室内炸药爆... 为了研究约束舱室内炸药爆炸温度场,采用五阶WENO有限差分格式,耦合求解了爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程;并通过理论推导建立了热容与气体内能之间的关系式;进而采用牛顿迭代法求得最终温度场,自主开发了约束舱室内炸药爆炸温度场的二维数值计算程序。采用所开发的程序开展了约束舱室内炸药爆炸温度场数值计算,初步探讨了炸药形状及泄压对温度场的影响规律。研究表明:(a)炸药形状对远场测点温度影响较小,对近场温度影响较大,方形炸药在近场区域相比圆形炸药能维持较长时间的高温区;(b)泄压能较大幅度地降低舱室内部的温度载荷强度,相比密闭舱室能够使得最终准静态温度载荷降低54.7%,从而降低毁伤程度。本文的研究可为进一步探讨考虑燃烧效应后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 约束空间内炸药爆炸 五阶weno格式 数值计算 爆轰产物 温度场

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基于高精度格式的翼型失速特性脱体涡数值模拟

10

作者 王瑞 钟伯文 《科技创新与应用》 2023年第24期29-33,共5页

该文采用脱体涡模拟方法(DES),引入低耗散近似黎曼解HLLC格式并结合五阶WENO高精度数值格式对NACA0015后缘失速翼型在大攻角及失速状态下的流场进行数值模拟。通过与风洞实验结果进行对比,讨论高阶精度数值格式对DES方法失速气动特性的... 该文采用脱体涡模拟方法(DES),引入低耗散近似黎曼解HLLC格式并结合五阶WENO高精度数值格式对NACA0015后缘失速翼型在大攻角及失速状态下的流场进行数值模拟。通过与风洞实验结果进行对比,讨论高阶精度数值格式对DES方法失速气动特性的预测效果。结果表明,HLLC+五阶WENO格式与二阶Jameson中心差分格式相比能够提高DES方法翼型失速特性的预测精度,HLLC+五阶WENO格式精度高、耗散性较低,能够捕捉更小尺度的湍流涡结构。 展开更多

关键词 HLLC+五阶weno格式 Jameson中心差分格式 脱体涡模拟 翼型失速特性预测 数值模拟

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基于五阶WENO格式的时间分数阶Burgers方程的多重网格方法

11

作者 白慧冉 魏英岚 《应用数学进展》 2023年第3期873-878,共6页

我们研究一种求解时间分数阶Burgers方程的多重网格方法。离散化过程中,时间分数阶导数采用L1公式逼近,对流项运用Lax-Friedrichs通量近似计算。在数值实验中,在不同的 取值下进行了有效的数值实验,结果证明该方法可以很好地模拟间断。

关键词 时间分数阶Burgers方程 多重网格法 五阶weno格式

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内爆炸爆轰产物运动过程二维数值模拟研究(一)——密闭空间

12

作者 徐维铮 吴卫国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期547-552,756,共7页

为了研究密闭空间内爆炸爆轰产物运动规律,采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,自主编写了密闭空间内炸药爆炸过程二维数值计算程序。利用所开发的程序数值探讨了密闭空间内爆轰产物的传... 为了研究密闭空间内爆炸爆轰产物运动规律,采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,自主编写了密闭空间内炸药爆炸过程二维数值计算程序。利用所开发的程序数值探讨了密闭空间内爆轰产物的传播过程及炸药形状、产物状态方程对爆轰产物运动的影响规律。研究表明:炸药形状的差异不仅改变了爆炸初期爆轰产物的膨胀形态,同时也改变了爆轰产物与周围空气的后期混合状态。状态方程对产物运动过程同样具有一定的影响,JWL状态方程中高压项可使得爆炸初期产物具有更大的膨胀能力。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 密闭空间内炸药爆炸 五阶weno格式 数值计算 爆炸波 爆轰产物

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内爆炸爆轰产物运动过程二维数值模拟研究(二)——泄压空间

13

作者 徐维铮 吴卫国 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1199-1204,1265,共7页

为了研究泄压空间内爆炸爆轰产物运动及能量演化规律,采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解两组分可压缩欧拉方程,自主编写了泄压空间内炸药爆炸过程二维数值计算程序。采用验证的程序数值探讨了泄压口大小、泄压口位置、炸药爆炸位... 为了研究泄压空间内爆炸爆轰产物运动及能量演化规律,采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解两组分可压缩欧拉方程,自主编写了泄压空间内炸药爆炸过程二维数值计算程序。采用验证的程序数值探讨了泄压口大小、泄压口位置、炸药爆炸位置对爆轰产物运动及能量演化的影响规律。研究表明:上述因素不仅改变了爆轰产物的运动形态,同时改变了产物的泄出过程;泄压口的存在主要加快气体内能的泄出过程。本文研究可为舱室内爆炸毁伤评估提供一定的参考和依据。 展开更多

关键词 泄压空间内爆炸 五阶weno格式 数值计算 爆炸波 爆轰产物 气体能量

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基于高阶格式的旋转类问题非定常流动数值模拟研究

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作者 付炜嘉 李杰 娄琪琳 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期431-436,共6页

基于结构网格动态面搭接技术、五阶Roe-WENO格式求解非定常RANS方程,开发了用于旋转类问题非定常流动数值模拟的计算分析程序,并针对典型旋转类算例进行了分析验证。对Caradonna-Tung旋翼的计算结果表明:计算得到的旋翼桨叶表面压力分... 基于结构网格动态面搭接技术、五阶Roe-WENO格式求解非定常RANS方程,开发了用于旋转类问题非定常流动数值模拟的计算分析程序,并针对典型旋转类算例进行了分析验证。对Caradonna-Tung旋翼的计算结果表明:计算得到的旋翼桨叶表面压力分布与实验值吻合良好,计算程序可以用于旋翼悬停、简单前飞状态的气动力数值模拟与分析;同时在计算网格分布相同情况下,五阶Roe-WENO格式较三阶Roe-MUSCL格式对于旋翼尾迹的分辨率更高,计算得到的旋翼桨尖涡尾迹更加清晰。对螺旋桨机翼干扰问题的研究结果表明,所开发的计算程序对于刚性旋转类问题非定常流动数值模拟具有很好的适用性,对于尾迹的捕捉具有较高的精度,满足工程实际应用的要求。 展开更多

关键词 结构网格动态面搭接技术 五阶Roe-weno格式 旋翼 螺旋桨 非定常流动

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