姚成宝， 付梅艳， 韩峰， 闫凯， 雷雨

(西北核技术研究所， 陕西 西安 710024)

0 引言

地下强爆炸和高速冲击等物理问题属于可压缩多介质流动的范畴，通常具有多介质、大变形以及高度非线性等特点，物理现象极其复杂。随着研究需求的不断提高，多介质流动问题的高置信度数值模拟逐渐成为必不可少的研究手段，是计算数学和计算力学研究领域中极具挑战性的课题，具有重要的研究价值。

多介质流动数值方法按其采用的坐标系可以分为Lagrange方法、Euler方法、任意Lagrange-Euler方法和Euler-Lagrange耦合方法等。由于Euler方法的坐标系固定在空间中，计算网格不随介质的运动而移动，不发生网格畸变，因此适合处理大变形问题。Euler坐标系下的多介质流动问题数值模拟包括两个关键过程：界面追踪和介质间相互作用。如何描述界面的位置以及混合网格中各介质之间的相互作用，是Euler方法求解多介质问题的难点和关键。Udaykumar等[1-3]建立了基于Euler坐标系下的 Cartesian 网格、具有锐利界面的二维、三维多介质弹塑性固体的数值方法，可用于模拟弹塑性固体在受到高速冲击和爆炸载荷时的动力学响应。刘凯欣等[4-6]采用时空有限元(CE/SE)方法来求解Euler坐标系下的弹塑性固体控制方程组，利用Hybrid Level set方法来捕捉介质界面，并采用虚拟流体方法来处理边界条件和介质间的相互作用,对金属材料受到冲击和爆炸等问题进行了数值模拟。丁建许等[7]、王仲琦等[8]采用有限差分方法和流体体积法、水平集方法等界面处理技术对Euler坐标系下弹塑性固体的侵彻和聚能射流等问题进行了数值模拟。……