PreSys在爆炸与多介质流固耦合中的建模方法：从ALE到SPH的工程实践
2026年2月26日 10:46浏览：1491
原创 于 2026年2月25日 发布 标签：#FSI #ExplosionSimulation #ALE #SPH #PreSys #CFD #FEM
在爆炸与冲击仿真领域，多介质流固耦合（FSI）问题一直是数值计算的核心难点。从空气冲击波传播到结构破坏，再到破片飞散，整个过程涉及强非线性、大变形与多尺度耦合。
基于
PreSys
的工程实践，这类问题可以通过 ALE + SPH + Lagrange 多方法协同实现稳定求解。
爆炸流固耦合建模：ALE方法的核心逻辑
在典型爆炸问题中：
流体域（空气 / 水 / 炸药） → Euler 或 ALE
固体域（结构 / 装甲 / 混凝土） → Lagrange
耦合方式 → 接触 + 压力映射
# ALE-FSI建模示意 model.fluid.domain = "ALE" model.solid.domain = "Lagrange" model.coupling.type = "FSI" model.explosive.eos = "JWL"
关键点：
ALE避免网格畸变
自动网格重分布保证稳定性
适用于冲击波传播问题
极端破碎问题：SPH方法的优势
当问题涉及：
壳体破裂
破片飞散
材料完全失效
传统 FEM 会出现严重网格畸变，此时采用 SPH：
# SPH方法示意 model.method = "SPH" model.particle.spacing = 0.002 model.contact.algorithm = "particle_contact"
优势：
无网格依赖
天然适应大变形
更适合爆炸近场
材料模型：爆炸仿真的关键
典型组合：
炸药 → JWL + 点火增长模型
空气 → Gamma Law / Polynomial EOS
金属 → Johnson-Cook
混凝土 → RHT / CSCM
material.explosive = "MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN" material.rock = "RHT" material.metal = "Johnson-Cook"
工程难点与优化策略
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问题
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解决方案
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数值不稳定
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ALE + 自适应网格
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计算量巨大
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并行计算（MPP）
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参数敏感
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正交试验标定
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多尺度问题
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SPH + FEM耦合
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小结
从工程角度来看：
ALE → 控制冲击波
SPH → 处理破碎
FEM → 描述结构
三者协同，是当前爆炸仿真的主流技术路线。
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