[发明专利]一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法

权利要求书

1.一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，针对所需要分析的对象创建仿真模型，并对所创建的仿真模型进行初始化设置，初始化设置包括确定计算域的大小，各类材料在计算域中位置信息和几何尺寸信息、网格步长及坐标、质点的布置、材料属性及参数、边界条件及虚拟质点的设定以及初始计算控制参数；

第二步，根据第一步所创建的仿真模型，在每个时间步开始，根据网格与质点之间的拓扑关系，采用分区加权双向映射法，将质点划分为A分区，计算质点所对应的状态方程以及本构模型，并更新质点物理量；

第三步，将第二步更新后的质点的物理量映射至网格，并更新网格速度量；

第四步，将第三步更新后的网格速度量映射至质点，并计算质点的速度与位移；

第五步，确定第一步所创建的仿真模型中所有质点移动的位置，删除计算域外实体质点，将计算域内虚拟质点加入实体质点集合中；

第六步，根据边界条件，重新添加虚拟质点；

第七步，在A分区的基础上将质点继续划分为B分区，将质点物理量映射至网格，通过光滑函数抑制间断面振荡，得到下一个时间步的网格物理量；

第八步，根据设定的终止条件，得到冲击波的压力；

第九步，根据得到的冲击波的压力对矿洞气体爆炸对人员的伤害进行指导评估。

2.根据权利要求1所述的一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于：

所述的第二步中，更新质点物理量的方法为：

步骤2.1、根据网格速度梯度计算质点的应变增量

式中，是网格速度，Δt^k为时间步长；

步骤2.2、据据本构模型和状态方程，计算质点的柯西应力

并更新质点的密度

步骤2.3、根据状态方程和人工粘性更新质点的能量；

步骤2.4、判断质点的体积大小，当质点一方向的长度超过预设阈值时，采用质点分裂法对质点进行分裂。

3.根据权利要求2所述的一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于：

所述的第三步中，更新网格速度量的方法为：

步骤3.1、根据质点与网格之间的拓扑关系，将质点的物理量映射至网格；

步骤3.2、更新网格结点的动量；

式中，是网格应力,是质点压力。

4.根据权利要求3所述的一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于：

所述的第四步中，计算质点的速度与位移的方法为：

步骤4.1、根据分区加权双向映射法将网格结点的量映射到质点上，更新质点的位移与速度变化量；

步骤4.2、计算并更新时间步上质点的位置与速度；

5.根据权利要求4所述的一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于：

所述的第六步中，根据边界条件，重新添加虚拟质点的方法为：

根据流入、流出和周期边界条件，在边界区域添加新的虚拟质点，虚拟质点与实体质点之间符合边界条件的关系。

6.根据权利要求5所述的一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于：

所述的第七步中，通过光滑函数重新更新质点的物理量；

将质点的量映射到网格结点上的方法为：

7.根据权利要求6所述的一种精确捕捉冲击波传播过程的耦合欧拉-拉格朗日方法，其特征在于：

所述的第八步中，若当前计算的步数满足输出设定的条件时，将所有的仿真数据进行合并输出并记录输出文件的序号标记；将网格和质点所包含的变量及变量名称写入文件；

如果未满足结束条件，则返回第二步，开始新的时间步；

如果满足结束条件，则结束计算，得到冲击波的压力。