目前,大变形动边界问题仍然是计算流体力学(CFD)研究的重点之一。尽管传统的动网格生成方法已经可以满足大多数动边界问题的计算要求,但是在处理刚体的碰撞和断裂、液滴或气泡的破碎、弹丸出膛等一系列涉及计算域发生拓扑改变的问题时,常常无法对这些过程作出准确地描述。在课题组申请的国家自然科学基金项目支持下,本文结合弹簧方法和局部网格重新生成法,提出了可变拓扑结构的大变形非结构自适应动网格生成技术,利用C++语言开发了通用CFD软件包,并成功地应用于含可变形气固界面的非定常流动、含不互溶气液界面的可压缩多介质流动以及含运动边界的复杂化学反应流等问题的研究中。本文主要研究内容及成果如下：结合弹簧近似法和局部网格重新生成法,提出了一种含可变拓扑结构的大变形非结构自适应动网格生成技术。本文分别研究了Delaunay方法和阵面推进法两种非结构网格生成方法,同时利用模板方法对网格进行自适应,获得了很好的结果。此外,讨论了边界运动引起的网格畸变问题,采用弹簧近似法将边界扰动很好地传递到网格内部,采用局部网格重新生成法用高质量的网格代替严重变形的区域内的网格,发展了边界边剖分和合并技术优化边界结点的分布,提出了拓扑结构重构方法实现了刚体碰撞或断裂、气泡破碎或聚合等问题涉及到的动网格生成。在分别对刚性动边界的聚合和分裂过程、自由动边界的聚合和分裂过程的网格生成应用中,本文提出的可变拓扑结构的大变形非结构动网格生成技术表现出了良好的适应性。利用提出的可变拓扑结构的大变形非结构动网格生成技术,对含可变形气固界面流动问题的数值计算方法进行了研究、实现了可变拓扑结构大变形动网格生成技术在可压缩非定常流动以及爆炸安全评估等方面的应用。具体推导了ALE形式的流动控制方程,讨论了动网格的几何守恒律,采用四阶Runge-Kutta方法进行时间积分,采用拓展Godnov方法、空间向量方法构造空间二阶精度,采用HLLC方法计算控制体界面上的通量,将多体系统动力学与非定常流场计算相耦合。通过Riemann问题.Emery问题.活塞问题.缓慢压缩、激波与圆柱相互作用以及NACA0012机翼振动等算例验证了所发展的基于自适应非结构动网格的数值方法的正确性。本文成功地将提出的动网格技术及数值方法应用于对高压容器泄漏、受限空间内爆炸场的模拟(二维和三维)等含可变形气固界面流场的模拟中,并对爆炸场的安全评估方法进行了分析。研究了含表面张力的可压缩多介质Riemann司题的求解方法；实现了多介质界面的追踪；将多介质问流动题转化为介质界面两侧的单介质问题,分别应用大变形动网格技术与ALE算法对独立的单介质流动问题进行数值计算。基于含表面张力等外力影响的不互溶多介质界面是一种典型的间断,满足Rankine-Hugoniot关系的事实,描述界面的网格可视为Lagrange界面。本文在研究了刚性气体方程下多介质Riemann问题的解析解以及一般形式状态方程下的近似Riemann求解方法后,对含表面张力的可压缩多介质Riemann问题求解方法进行了研究,得出了刚性气体状态方程及一般形式状态方程下多介质Riemann问题的求解方法,提高了介质界面的追踪精度。利用改进型虚拟流体方法的思想,改进了原始ALE介质界面追踪方法,有效地抑制了介质界面的数值振荡。原始ALE介质界面追踪方法只要满足界面处压力和法向速度连续即可,而多介质Riemann问题在很大程度上会受到介质热动力特性的影响。同时,界面处动力学特征主要由介质的物理特性决定。本文利用改进型虚拟流体方法,在多介质Riemann解的基础上考虑介质界面处的等熵条件,构造介质界面两侧的虚拟点,有效地抑制了界面压力的振荡,以保证转化后的单介质问题的解与原多介质问题的解保持一致。利用可变拓扑结构的大变形动网格技术,拓展了原始ALE方法在多介质流动中的应用范围,对激波诱导氦气泡破碎以及水下冲击波诱导气泡破碎问题进行了真实模拟。虽然ALE方法能准确地描述界面的运动,但是在界面发生扭曲、聚合以及断裂等情况时,常常受限于网格无法进行计算。本文利用提出的可变拓扑结构的大变形动网格技术及可压缩多介质流动数值方法,精确地追踪了气泡的变形过程,实现了气泡破碎前后的网格重构,成功地对气泡破碎后的流场变化及气泡持续发展过程进行了计算。在对水中冲击波诱导气泡破碎问题计算中发现了气泡破碎后的二次射流及二次破碎过程,这与文献中实验观察到的现象吻合。利用可变拓扑结构的大变形动网格技术,对含动边界的复杂化学反应流数值计算方法进行了研究。具体研究了多组分有限速率化学反应计算模型及数值方法,拓展了多组分系统化学反应流的ALE控制方程,采用时间分裂法将流动、扩散以及化学反应过程进行解耦处理。对爆轰波在平面楔面上反射、高速飞行弹丸诱导爆轰波、火药气体推进弹丸出膛及膛口流场发展、底部排气减阻等问题进行了数值模拟,均取得了较好的结果。