[發明專利]一種用于爆炸材料爆炸沖擊模擬的歐拉域劃分方法

在審

• 申請號: 202211008910.5
• 申請日: 2022-08-22
• 公開（公告）號: CN115374671A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 熊鈴華;蔣磊;明志茂;秦俊沛
• 申請（專利權）人: 廣州廣電計量檢測股份有限公司;廣電計量檢測（深圳）有限公司;廣電計量檢測（杭州）有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 黃志鋮

本發明涉及一種用于爆炸材料爆炸沖擊模擬的歐拉域劃分方法，包括如下步驟：步驟一：計算爆炸材料的幾何尺寸；步驟二：繪制圓柱體爆炸材料沖擊的歐拉域并分割成流體域和爆炸材料域；步驟三：對歐拉域的端面進行劃分，對流體域劃分為多個同心圓弧面；步驟四：根據步驟三的劃分結果進一步劃分為二維結構化單元，將二維結構化單元拉伸生成爆炸材料沖擊的歐拉域單元。通過對歐拉域單元進行劃分設置能夠簡化仿真模擬前的網格劃分的處理難度和時間，還能有效的控制歐拉域單元的質量，同時也能保證歐拉域單元具有爆炸材料為中心等距離擴散的特征，使歐拉域單元滿足爆炸沖擊波傳播規律和捕捉爆炸沖擊波的特征的參數，提高仿真計算效率和準確性。

技術領域

本發明涉及仿真模擬領域，更具體地，涉及一種用于爆炸材料爆炸沖擊模擬的歐拉域劃分方法。

背景技術

隨著爆炸材料沖擊在軍事和民用上運用越來越廣泛，國內外學者針對爆炸材料沖擊特性進行深入的研究，研究內容包括爆炸材料沖擊傳播過程、膨脹運動過程、結構動態響應及損傷破壞等過程。目前采用主要研究方法有試驗研究和仿真計算研究。試驗實施周期長、成本高等缺點，且僅能得到特定條件部分爆炸特性。而仿真計算研究直觀地再現爆炸材料沖擊傳播過程、膨脹運動過程、結構動態響應及損傷破壞等過程，能針對多種工況進行多次仿真重復分析研究，且仿真計算結果合理準確，有周期短、成本低等特點，因而被專家和學者廣泛地接受和認可。

現有的一種基于梯度網格技術的水下遠場爆爆炸材料沖擊仿真計算方法，確定起爆源類型、藥量或爆轟能量、形狀和爆距；建立包裹起爆源的細Euler網格；建立一定爆距下的遠場水域粗Euler網格；分別賦予細Euler網格和粗Euler網格以相應的材料參數；設置水域邊界條件；設置梯度網格命令并提交軟件計算；提取一定爆距沖擊波峰值壓力，并與Cole水下爆炸533公式計算值進行比較；根據對比結果確定下一步的計算步驟：若仿真結果壓力值與533公式計算值吻合較好，則進行步驟9；若仿真結果壓力值與533公式計算值相對差值超出誤差范圍，則回到步驟3。本發明通過合理的網格尺寸設置和梯度網格技術的應用，極大地減少了水下遠場爆爆炸材料沖擊仿真計算量，并且能夠保證計算精度。

仿真計算作為一種研究手段，捕捉爆炸沖擊波和能量波的傳播過程特征參數是仿真計算的難點和重點。眾所周知，單元形狀和單元質量對于仿真計算的結果有很大影響，因此如何劃分高質量單元使其適合模擬爆炸材料爆炸沖擊產生的沖擊波和能量波傳播過程顯得尤為重要。在上述的技術方案中，其網格只有對遠近進行疏密的劃分，難以達到控制網格的目的，且難以滿足以爆炸材料為中心等距離擴散特征，導致模擬仿真的準確性和置信度。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中模擬仿真效果差的問題，提供一種用于爆炸材料爆炸沖擊模擬的歐拉域劃分方法，對仿真爆炸物進行歐拉域拓撲結構劃分，能捕捉爆炸沖擊波和能量波向四周等速等距離傳播、能量波和沖擊波迅速衰減的特性，大幅提高仿真計算準確性和置信度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種用于爆炸材料爆炸沖擊模擬的歐拉域劃分方法，包括如下步驟：

步驟一：計算爆炸材料的幾何尺寸；

步驟二：繪制圓柱體爆炸材料沖擊的歐拉域并分割成流體域和爆炸材料域；

步驟三：對歐拉域的端面進行劃分，對流體域劃分為多個同心圓弧面；

步驟四：根據步驟三的劃分結果進一步劃分為二維結構化單元，將二維結構化單元拉伸生成爆炸材料沖擊的歐拉域單元。

在上述的技術方案中，通過在歐拉域端面按照做不同半徑的同心圓分割端面，形成多個同心的圓弧面，讓被拉伸的單元等距離擴散，通過對歐拉域單元進行劃分設置不僅能有效的控制歐拉域單元的質量，同時也能保證歐拉域單元具有爆炸材料為中心等距離擴散的特征，使歐拉域單元滿足爆炸沖擊波傳播規律和捕捉爆炸沖擊波的特征的參數，以保證爆炸材料沖擊有限元模型的計算穩定性和計算精度。