Моделирование стационарных ударных волн в пористом веществе методом SPH
Автор: Мурзов С.А., Паршиков А.Н., Дьячков С.А., Егорова М.С., Жаховский В.В.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Информатика и управление
Статья в выпуске: 2 (46) т.12, 2020 года.
Бесплатный доступ
Предлагаемый в работе метод мезоскопического расчета отклика пористых материалов на ударное сжатие в подвижном окне открывает возможность прямого расчёта ударных адиабат пористых материалов. Мезоскопическое моделирование описывает пористую среду явным заданием структуры пор и использует информацию только об уравнении состояния и прочностных характеристиках сплошного материала. Для достижения истинно стационарного режима распространения ударной волны разработан метод подвижного окна наблюдения, суть которого состоит в следующем: несжатое вещество втекает в расчетную область с постоянной скоростью, а скорость вытекания из области подбирается итерациями так, чтобы фронт волны установился неподвижным в окне наблюдения. Моделирование ударных волн было проведено как в стандартной постановке с неподвижным поршнем (методом обращенного движения), так и в системе подвижного окна наблюдения. Продемонстрировано, что после достижения стационарного режима профили, полученные обоими методами, идентичны.
Ударные волны, гидродинамическое моделирование, упругопластика, метод сглаженных частиц
Короткий адрес: https://sciup.org/142230079
IDR: 142230079 | УДК: 539.3
Stationary shock waves in porous copper by SPH simulation
The mesoscopic simulation of stationary shock waves simulation in porous materials by a moving window method is proposed and developed for smoothed particle hydrodynamics. The mesoscopic simulation describes the material by the explicit definition of porous structure and uses an equation of state and strength properties of the bulk material only. To produce stationary shocks in the simulation we apply the constant inflow velocity of porous material to the computational domain but an iterative method for outflow velocity. This iterative method stabilizes the shock front at the prescribed position. The simulation of the shock produced by the standard solid wall boundary condition is consistent with the stationary shock produced in a moving-window.
Список литературы Моделирование стационарных ударных волн в пористом веществе методом SPH
- Medin S.A., Parshikov A.N. Mesomechanical Simulation of Shock Compaction of Porous Aluminum // Math. Models Comput. Simul. 2014. V. 6, N 5. P. 435-444.
- Zhakhovskii V. V, Zybin S. V, Nishihara K., Anisimov S.I. Shock Wave Structure in Lennard-Jones Crystal via Molecular Dynamics // Phvs. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 1175 1178.
- Lastiwka M., Basa M., Quinlan N.J. Permeable and non-reflecting boundary conditions in SPH // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 2009. V. 61. P. 709-724.
- Sun P.-N., Colagrossi A., Zhang A. Numerical simulation of the self-propulsive motion of a fishlike swimming foil using the ¿+-SPH model // Theor. App. Mech. Lett. 2018. V. 8. P. 115-125.
- Ferrand M., Laurence D. R., Rogers B. D., Violeau D., and Kassiotis C. Unified semi-analytical wall boundary conditions for inviscid, laminar or turbulent flows in the meshless SPH method // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 2012. V. 71. P. 446-472.
- Kunz P., Hirschler M., Huber M., Nieken U. Inflow/outflow with Dirichlet boundary conditions for pressure in ISPH //J. Сотр. Phvs. 2016. V. 326. P. 171-187.
- Egorova M.S., Dyachkov S.A., Parshikov A.N., Zhakhovsky V.V. SPH modeling using dynamic domain decomposition and load balancing displacement of Voronoi subdomains // Comput. Phvs. Commun. 2019. V. 234. P. 112-125.
- Parshikov A.N., Medin S.A. Smoothed particle hydrodynamics using interparticle contact algorithms // J. Comput. Phvs. 2002. V. 180. P. 358-382.
- Medin S.A., Parshikov A.N. Development of smoothed particle hydrodynamics method and its application in the hydrodynamics of condensed matter // High Temp. 2010. V. 46. P. 973-980.
- Олдер В., Фернбах С., Ротенберг M. (ред.) Вычислительные методы в гидродинамике. Москва : Мир, 1967.
- Monaghan J.J. SPH and Riemann Solvers // J. Comput. Phvs. 1997. V. 136, N 2. P. 298307.
- Dukowicz J.K. A general, non-iterative Riemann solver for Godunov's method //J. Comput. Phvs. 1985. V. 61. P. 119-137.
- Quinlan N. J., Basa M., Lastiwka M. Truncation error in mesh-free particle methods // Int. J. Numer. Methods. Eng. 2006. V. 66, N 13. P. 2064-2085.
- Dyachkov S.A., Parshikov A.N., Zhakhovsky V.V. SPH simulation of boron carbide under shock compression with different failure models //J. Phvs.: Conf. Ser. 2017. V. 815. P. 012012.
- S.P Marsh LASL shock Hugoniot data. Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA, 1980.
- Takeda H., Miyama S.M., Sekiya M. Numerical simulation of viscous flow by smoothed particle hydrodynamics // Prog. Theor. Phvs. 1994. V. 92, N 5. P. 939-960.
