基于附加Runge-Kutta方法的高精度气相爆轰数值模拟

作者：李健; 郝莉; 宁建国

来源：高压物理学报, 2013, (02): 230-238.

• 源项
• 附加Runge-Kutta方法
• 刚性
• 气相爆轰 source term
• additive Runge-Kutta methods
• stiffness
• gaseous detonation

多组分反应欧拉方程是气相爆轰的控制方程,其源项存在刚性。应用显式格式求解,由于格式稳定性条件的限制,时间步长远小于CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)条件得出的时间步长,给求解带来很大困难。引入一种IMEX(Implicit-Explicit)型附加Runge-Kutta算法,对非刚性对流项进行显式处理,源项用半隐式格式处理,整体具有高精度和L-稳定性,并进行算例考核。在此基础上,利用基元反应模型对气相爆轰问题进行了数值研究。结果表明,该算法能够很好地处理源项引起的刚性问题,准确地捕捉和描述爆轰波的复杂结构和典型特征,同时也能够很好地模拟爆轰波在楔面上的马赫反射问题。

• 单位
  爆炸科学与技术国家重点实验室; 北京建筑工程学院; 北京理工大学