专利名称：一种改进的三维二物质欧拉界面处理算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的三维二物质欧拉界面处理算法。
背景技术：
多物质流体动力学问题广泛存在于军事工业和国民经济的许多领域，可以用数值模拟的方法来进行研究。对于大变形问题，欧拉方法具有很大的优势，但很难精确地描述物质之间的界面，所以界面处理的精度问题一直是欧拉方法的关键内容。Youngs界面方法并没有确定两种物质的输运顺序，而这却是欧拉型计算方法的关键问题。
发明内容
一个混合网格中两种物质的输运顺序与该网格和其周围网格中物质的含量有关， 这个输运顺序是客观存在的。如果不考虑两种物质的输运顺序，经过多步输运以后，由错误的物质输运顺序而产生的输运误差就会不断积累，最终导致物质界面处理的精度降低。本发明针对以上问题，首先对计算域进行离散，然后对边界条件进行处理，最后增加物质输运次序的计算内容。本发明根据改进的界面方法确定的物质界面更加符合客观实际，物质界面处理精度也相应提高，采用这种方法将会较好地解决物质输运难题。
具体实施例方式选用Euler坐标，用间距分别为x、y和z方向网格长度的三组平面将长方体计算域划分为长方体子区域，每个长方体子区域就是网格。网格以(i，j，k)编号，表示自左至右第i列、自前至后第j列、自下至上第k层的网格，其中心位于(Xl，y」，zk)，各网格在x、y和z方向的长度分别为Δχρ Ayj和Azk。为了处理计算域周围的边界，保持程序编码的统一性，在其上、下、左、右、前、后各增加一排虚网格。采用连续性边界条件来模拟无限边界，使计算域周围虚网格和边界网格之间实现物质的输运，令虚网格的力学变量值等于与其相临的实网格的相应力学变量值。设边界网格为i、j、k格，虚网格为i+1、j+l>k+l格，则采用如下的连续边界条件u i + ! = u i , Uj + i= Uj., uk + i= uk
(I)式中的“=”为赋值符号。当沿χ 轴正向输运时,设 V11 = Vratio (id-1, j, k, I)，Vrl = Vratio(ic, j, k, I)，V12 =Vratio(id-1, j, k，2)，Vr2 = Vratio(ic, j, k，2)，V11、Vrl、V12 和 Vr2 分别为左边相临网格 I 物质、右边相临网格I物质、左边相临网格2物质和右边相临网格2物质体积比。某物质的体积比是指网格中某物质的体积除以网格总体积所得到的百分比。如果V11大于Epsv则V11 =1，否则，I11 = O。如果Vrl大于Epsv则I11 = I,否则，Iri = O。如果V12大于Epsv则I12 =1，否则，Ii2 = O0如果Vrf大于Epsv则Ir2 = I,否则，Ir2 = O。Epsv为体积比误差限。定义如下两个变量(sgn为符号函数):
L1 = I11 · sgn (Vrl-V11)(2)R1 = Irl · sgn (Vrl-V11)(3)L2 = I12 · Sgn(Vr2-V12)(4)R2 = Ir2 · sgn (Vr2-V12)(5)根据LpRpL2和R2的值，作出如表I所示的五种输运构型。这五种构型的输运优先级顺序为从高到低，即①>@>③>@>⑤。例如，若I物质属于构型③，2物质输运构型⑤，则I物质的输运优先级大于2物质，因此在输运时，优先输运I物质的输运量，不足部分以2物质进行补充。表I物质沿χ轴正向输运构型表
权利要求
1.一种改进的三维二物质欧拉界面处理算法，整个算法由以下步骤组成由混合网格周围26个网格的体积份额来确定物质平面的法线方向，根据该混合网格中的某物质体积份额确定平面的位置，计算出通过该混合网格边界的输运量，其特征在于增加物质输运次序的计算内容。
2.根据权利要求I所述的三维二物质欧拉界面处理算法，其特征在于增加物质输运次序的计算内容，其详细内容如下当沿 χ 轴正向输运时，设 V11 = Vratio(id-1, j, k, I)，Vrl = Vratio(ic, j, k, I)，V12 =Vratio(id-1, j, k，2)，Vr2 = Vratio(ic, j, k，2)，V11' Vrl, V12 和 Vr2 分别为左边相临网格 I 物质、右边相临网格I物质、左边相临网格2物质和右边相临网格2物质体积比，某物质的体积比是指网格中某物质的体积除以网格总体积所得到的百分比；如果V11大于Epsv则I11=1，否则，I11 = O ;如果Vrl大于Epsv贝丨J Irl = I,否则，Irl = O ;如果V12大于Epsv贝丨J I12=1，否则，Ii2 = O ;如果\2大于Epsv则Ir2 = I,否则，Ir2 = O, Epsv为体积比误差限；定义如下两个变量(sgn 为符号函数)=L1 = I11 · Sgn(Vrl-V11) !R1 = Irl · sgn(Vrl-V11) ；12 =I12 · sgn (Vr2-V12) ；R2 = Ir2 · sgn (Vr2-V12);根据 L1^ R1^ L2 和 R2 的值,作出如表 I 所示的五种输运构型，这五种构型的输运优先级顺序为从高到低，即①>@>③> >⑤，例如，若I物质属于构型③，2物质输运构型⑤，则I物质的输运优先级大于2物质，因此在输运时，优先输运I物质的输运量，不足部分以2物质进行补充；当沿χ轴负向输运时，仿照上面可得到相应的输运构型，沿I、z轴正负方向的计算方法与X轴类似。
表I物质输运构型表
全文摘要
一种改进的三维二物质欧拉界面处理算法，现有方法并没有确定两种物质的输运顺序，而这却是欧拉型计算方法的关键问题。一个混合网格中两种物质的输运顺序与该网格和其周围网格中物质的含量有关，如果不考虑两种物质的输运顺序，经过多步输运以后，由错误的物质输运顺序而产生的输运误差就会不断积累，最终导致物质界面处理的精度降低。本发明针对以上问题，首先对计算域进行离散，然后对边界条件进行处理，最后增加物质输运次序的计算内容。本发明根据改进的界面方法确定的物质界面更加符合客观实际，物质界面处理精度也相应提高，采用这种方法将会较好地解决物质输运难题。
文档编号G06F19/00GK102867114SQ201210309920
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者吴吉林 申请人:吴吉林