An improved efficient adaptive method for large-scale multi-explosives explosion simulations

Tao Li

doi:10.1016/j.dt.2024.10.012

2024-11-01

DOI：10.1016/j.dt.2024.10.012

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由高能突然释放（如爆炸和爆震）引起的冲击波通常影响范围显著。使用均匀细网格捕捉尖锐冲击波并获取精确结果在计算资源方面效率低下。这在计算域尺寸差异显著的大规模流场模拟中尤为明显。本研究基于提出的自适应网格扩展（AME）方法，开发了一种变域尺寸自适应网格扩展（vAME）方法，用于模拟多爆炸物爆炸问题。vAME方法通过自适应地在某一或两个方向暂停扩展操作，而非像AME方法那样在所有方向扩展，从而减少对大量空区域或不必要计算域的划分。通过AME和vAME方法，采用不同的非整数扩展比和不同网格数量进行一系列数值测试，以验证其效率与精度阶数。对加速比进行了估计，以进行进一步的效率比较。进行了单/多爆炸物近地爆炸实验，分析由入射波、反射波和马赫波形成的冲击波叠加。此外，采用vAME方法验证精度，并研究爆炸物数量在1至5之间变化（同时保持总质量恒定）时的流场和冲击波传播性能。结果表明，实验与数值模拟的超压-时间曲线吻合良好。vAME方法展现出有竞争力的效率，相较于AME和全细网格方法，计算速度分别提高了3.0倍和约120,000倍。这表明，对于计算域尺寸差异显著的大规模高能释放问题，vAME方法在最小化结果影响的前提下降低了计算成本。(c) 2025 中国兵工学会。出版服务由Elsevier B.V.代表KeAi Communications Co. Ltd.提供。本文为开放获取文章，遵循CC BY-NC-ND许可协议（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。

Keyword:

Large-scale explosion

Shock wave

Adaptive method

Fluid field simulations

Efficient method