地下强爆炸研究牵引的多介质辐射流体力学的可计算建模与计算方法

After the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty was ratified in 1996, even demanding requests on numerical simulation technique are raised by the nuclear weapon study. Starting from basic research, our proposal will develop highly efficient and accurate adaptive unstructured grid methods and computable modeling for the high temperature and high pressure multimedia coupling fluid flows, driven by underground intense explosion. The media under consideration include gases and rocks, with great difference in their physical features. We will conduct our research in:.(a) computable modeling for the multi-media radiation hydrodynamics by using our numerical regularized moment technique;.(b) the high performance coupled numerical methods for multi-media radiation hydrodynamics with large deformation and great physical feature difference;.(c) development of a distributed parallel software with adaptive (unstructured) grid methods for the problems under consideration; and.(d) numerical simulations on several benchmark problems in order to validate our mathematical models and methods.

1996年实现全面核禁试以后，核武器研究对数值模拟提出了新的更高的要求。本项目以地下强爆炸研究为牵引，从基础研究入手，研究爆炸、高速化学反应流场中的可计算建模与高精度高效的自适应非结构网格方法。内容如下：(a) 建立计算量可控的物理性态差异极大的多介质(如气体和岩土)辐射流场的矩(moment)系统框架下的数学模型；(b) 实现物理性态显著不同的多介质辐射流体力学大变形流场的高效耦合计算方法；(c) 开发相应的自适应非结构网格方法的分布式并行软件；(d) 通过地下强爆炸研究的一些基准(benchmark)问题的模拟进行模型和方法的验证。

1996年实现全面核禁试以后，核武器研究对数值模拟提出了新的更高的要求。本项目以地下强爆炸研究为牵引，从基础研究入手，研究爆炸、高速化学反应流场中的可计算建模与高精度高效的自适应非结构网格方法。内容如下：(a) 建立计算量可控的物理性态差异极大的多介质(如气体和岩土)辐射流场的矩系统框架下的数学模型；(b) 实现物理性态显著不同的多介质辐射流体力学大变形流场的高效耦合计算方法；(c) 开发相应的自适应非结构网格方法的分布式并行软件；(d) 通过地下强爆炸研究的一些基准问题的模拟进行模型和方法的验证。..我们达到了如下目标：(a)建立以较低阶正则化矩系统为主要形式的辐射输运模型,M2模型等；(b) 发展以欧拉型方法为主体框架的处理锐利的介质界面大变形和多组分混合模式的流体力学算法，实现具有不同物理性态的多介质多组分流体和多物理过程的高效耦合数值模拟；(c) 研制相应的分布式并行自适应软件；(d) 将部分算法和软件应用于地下强爆炸研究的一些基准问题，进行模型和方法的验证。..实际已发表和被正式接收的标注项目批准号91330205的论文共计有56篇, 其中有8篇是项目组不同成员之间或成员与其他成员的研究生之间合作完成的，已被SCI收录论文有42篇。特别是在动理学方程的模型约化和狭义相对论流体、磁流体的可容许状态及保物理约束格式等方面取得了重要创新，其中高维全局双曲正则化理论结果发表在国际一流数学杂志CPAM上，而后者则发表ApJS (2015IF= 11.257)和M3AS上。