辐射流体力学ALE间断有限元方法研究与软件研制

基本信息
批准号:11571002
项目类别:面上项目
资助金额:45.00
负责人:蔚喜军
学科分类:
依托单位:北京应用物理与计算数学研究所
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈大伟,朱圣鑫,安娜,黄朝宝,段茂昌
关键词:
任意拉格朗日欧拉(ALE)方法辐射流体力学间断Galerkin方法
结项摘要

In the implosion dynamics, ITER plan, ICF and MCF etc. major national engineering research areas, the numerical simulation for radiation fluid dynamics problem is one of the important tools for theoretical research and device design. Due to the complexity of physical processes and the large deformation of flow field, the numerical simulation for radiation fluid dynamics problems is considerable difficulty. The project will take advantages of the discontinuous Galerkin (DG) method, which it is able to deal with the complex domain and boundary conditions and is easy to design arbitrary order accurate scheme, to study some key simulation technigues for the two dimensional radiation fluid dynamics system such as the ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) high order accurate DG scheme construction, mesh optimization and physical remapping etc. The project wants to break through the long-standing simulation problems for radiation fluid dynamics that the algorithms are not suitable for large deformation of fluid field or the numerical computing is terminated. The goal is to develop a large software of ALE high order accurate DG method for the radiation fluid dynamics system. The software will provide new computing method and simulation tool for the implosion dynamics, ITER plan, ICF and MCF problems etc. Furthermore, this study explores the feasible way for numerical simulation of the three dimensional radiation fluid dynamics.

在内爆动力学、ITER计划、ICF和MCF等国家重大工程研究领域中,数值模拟辐射流体力学问题是理论研究与装置设计的重要手段之一。由于物理过程的复杂性和流场的大变形,数值模拟辐射流体力学问题具有相当大的难度。本项目利用间断有限元方法(DG)能够处理复杂区域和边界条件,易于设计任意阶格式精度等特点,研究二维辐射流体力学方程组的ALE高精度DG格式构造、网格优化与物理量重映等若干关键技术,突破长期困扰辐射流体力学的计算方法不适应大变形流场或模拟难以进行问题,研制一个求解辐射流体力学方程组的ALE高精度间断有限元软件,为内爆动力学、ITER计划、ICF和MCF等问题提供新的计算方法和软件工具,为三维辐射流体力学的数值模拟探索可行的方法。

项目摘要

本项目针对内爆动力学、ITER计划、ICF和MCF等重大工程应用领域中辐射流体力学多介质高密度比问题数值模拟实际需求,充分利用间断有限元方法能够处理复杂区域和边界条件,易于设计任意阶格式精度等特点,完成了两种物理量重映关键技术研究,给出了二维多介质流体力学方程组ALE高精度DG格式构造、网格优化与物理量重映方法,结合辐射热传导方程高精度DG方法研究成果,研制了一个新的二维辐射流体力学方程组的ALE高精度DG方法计算软件。部分完成无物理量重映ALE高阶精度DG方法求解多介质流体力学问题研究和相应的程序,并将DG方法应用于二维微喷混合多相流数值模拟和磁流体力学方程数值模拟,ALE-DG方法研究成果应用于爆轰流体力学数值模拟。切实解决了ICF辐射流体力学数值模拟中计算方法不适应大变形流场或模拟难以进行的问题,同时为三维辐射(磁)流体力学数值模拟探索了可行的方法。研究项目期间发表科研论文30篇,其中SCI论文23篇,EI论文1篇,核心期刊论文6篇,撰写1篇国防科技报告。培养2名硕士研究生、7名博士研究生和3名博士后。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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