[发明专利]一种耦合Lagrange质点和Euler方法的精确界面追踪处理方法

摘要

本发明涉及一种耦合Lagrange质点和Euler方法的精确界面追踪处理方法,属于计算爆炸力学领域。该方法包括1、针对所需要分析的创建仿真模型，并对所创建的仿真模型进行初始化设置；2、在所设定的每一个时间步内，计算网格的人工粘性值、应力张量及网格速度更新量。3、确定网格与质点之间的拓扑关系以实现网格物理量映射至质点；4、确定质点移动的位置；5、确定移动后质点与网格之间的拓扑关系以实现质点物理量映射至网格；6、计算仿真模型所对应的状态方程以及控制方程；7、更新所述仿真模型在计算域边界处的网格和质点物理量。本发明很好地处理了材料大变形及动态破坏过程，有效地实现了爆炸与冲击问题的精确数值模拟计算。

主权项

1.一种耦合Lagrange质点和Euler方法的精确界面追踪处理方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1、针对所需要分析的创建仿真模型，并对所创建的仿真模型进行初始化设置，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、网格介质标识、质点的布置、材料属性及参数、模拟条件的设定以及初始计算控制参数等；/n步骤2、在所设定的每一个时间步内，计算网格的人工粘性值、应力张量及网格速度更新量。其中由相邻网格的速度梯度变化量、材料的密度以及人工粘性系数确定人工粘性值；对每个网格进行循环获得每个网格的应变率、旋转率以及应力，基于应力率公式确定当前网格的应力张量；进一步，考虑应力张量的梯度效应，确定网格内材料的速度更新量；/n步骤3、确定网格与质点之间的拓扑关系以实现网格物理量映射至质点。其中网格物理量为经步骤2后经历所设定的一个时间步后更新后的网格物理量。基于网格与质点影响域之间的拓扑关系，求解得到质点影响域在各个网格所占的体积份额，将网格内所有的质点影响域体积相加求和，得到网格的影响域体积之和，由体积份额占比将网格的物理量映射至质点，包括质量、动量、体积、能量等物理量；/n步骤4、确定质点移动的位置；步骤2实现了质点物理量的更新，进一步通过体积加权公式，可得到质点的速度；得到速度后，乘以时间步长即可获得质点下一时刻的位置坐标；/n步骤5、确定移动后质点与网格之间的拓扑关系以实现质点物理量映射至网格。基于移动后质点影响域与网格之间的拓扑关系，求解得到移动后质点影响域在各个网格所占的体积份额，计算该体积份额占质点影响域体积占比，由该占比将质点物理量映射至网格，包括质量、动量、体积、能量等物理量；/n步骤6、计算仿真模型所对应的状态方程以及控制方程；经历步骤5之后，网格内各物理量均发生了变化，需要对各材料的状态进行更新计算，即状态方程和控制方程的求解；其中状态方程的计算包括确定各个网格内各物质的压力，不同物质对应不同的状态方程；控制方程的计算包括求解质量、动量以及能量守恒方程，更新网格内各材料介质的质量、动量以及能量；/n步骤7、更新所述仿真模型在计算域边界处的网格和质点物理量；经历步骤6之后，需对计算域内的各材料介质是否流动至边界进行判定并进行相应的处理，若未流动至边界，则无需处理；若流动至边界，则需要进行边界条件计算即根据所设定的边界条件，处理材料介质流动至边界的情况，更新边界网格和质点的物理量；/n步骤8、基于所设定的终止条件，输出对应的仿真结果，包括所有的仿真数据合并输出以及重启动文件的输出。/n