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A conservative level-set based method for compressible solid/fluid problems on fixed grids

机译：基于保守水平集的固定网格上可压缩固体/流体问题的方法

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A three-dimensional Eulerian method is presented for simulating dynamic systems comprising multiple compressible solid and fluid components where internal boundaries are tracked using level-set functions. Aside from the interface interaction calculation within mixed cells, each material is treated independently and the governing constitutive laws solved using a conservative finite volume discretisation based upon the solution of Riemann problems to determine the numerical fluxes. The required reconstruction of mixed cell volume fractions and cut cell geometries is presented in detail using the level-set fields. High-order accuracy is achieved by incorporating the weighted-essentially non-oscillatory (WENO) method and Runge-Kutta time integration. A model for elastoplastic solid dynamics is employed formulated using the tensor of elastic deformation gradients permitting the equations to be written in divergence form. The scheme is demonstrated using selected one-dimensional initial value problems for which exact solutions are derived, a two-dimensional void collapse, and a three-dimensional simulation of a confined explosion.
机译：提出了一种三维欧拉方法，用于仿真包括多个可压缩固体和流体成分的动态系统，其中使用水平集函数跟踪内部边界。除了计算混合单元中的界面相互作用之外，每种材料都被独立处理，并且基于Riemann问题的解决方案使用保守的有限体积离散化来解决控制本构定律，以确定数值通量。使用水平集字段详细显示了所需的混合细胞体积分数和切割细胞几何形状的重建。通过结合加权基本非振荡（WENO）方法和Runge-Kutta时间积分，可以实现高阶精度。采用弹塑性固体动力学模型，该模型使用弹性变形梯度的张量制定，允许方程以散度形式编写。使用选定的一维初始值问题演示了该方案，针对这些问题可导出精确解，二维空隙塌陷以及密闭爆炸的三维模拟。

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