Jutzi 2008 一维 p-alpha 压实波验证

概述

本算例复现 Jutzi et al. (2008) 第 5.1 节的一维多孔铝压实波测试，在固定时刻对比以下物理量在 GASPHiA、论文 SPH 曲线与解析解之间的一致性：

• 压力分布
• 膨胀度 alpha 分布

该类测试用于考察 p-alpha 模型在波前结构、压实区厚度、波后压实程度方面的表现。

本次运行以 shock_00350.h5 作为对照帧。提取结果：

• 材料 0 粒子数：400
• 压力范围：约 1.07e-01 Pa ~ 5.07e+09 Pa
• 膨胀度范围：1.0 ~ 1.275

压实波已将材料从初始多孔态推进至近乎完全压实的区域。

验证目标

本算例的物理图景如下：右侧移动活塞推动压实波穿过一根初始存在孔隙的多孔铝柱。随着波向前传播，材料从初始膨胀度

逐渐向更致密状态过渡。

运行方式

测试目录：

1

GASPHiA-Tests/Jutzi2008_Section5_1_PAlphaCompactionWave

执行以下命令启动：

1

./run_all.sh --source-dir /path/to/GASPHiA --cuda 0

默认流程依次执行：

1. 编译并运行 input/gen_input_1d.cpp
2. 使用当前目录下的 para.cuh 编译 GASPHiA
3. 运行 compaction_wave.ini
4. 读取 output/shock_00350.h5
5. 输出压力 / 膨胀度对比图

需额外注意：本算例的 para.cuh 中预留了一个用于复现实验路径的宏

1

#define JUTZI2008_5_1_reproduce_need 1

结果解读

图形分为上下两部分：

• 上图：压力剖面
• 下图：膨胀度 alpha 剖面

每部分均同时绘制三条曲线：

• GASPHiA 计算结果
• 论文 SPH 曲线
• 解析参考曲线

实际运行数据

后处理提取的关键指标如下：

这些数值从两个角度印证了模拟的有效性：

一方面，输出中的 alpha 已覆盖从初始孔隙态到完全压实态的整个范围；另一方面，压力峰值已进入 GPa 量级，说明压实波强度足够，已形成真实压实结构。