首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
SPH方法在模拟线弹性波传播中的运用   总被引:4,自引:0,他引:4  
通过对固体中波动问题的模拟建立了一种光滑粒子法的新形式,一种运用SPH的核函数的类似有限体积法的计算方法。通过对统计体积的修正以及对边界粒子的核函数修正,较好地解决了SPH方法中长期以来制约其被广泛应用的主要问题之一边界条件的表述。在此基础上成功地在光滑粒子法中实现了透射边界条件的模拟。同时利用反卷积修正使得较大粒子间距下的计算结果的精度大大提高。这种方法不但保持了SPH的简单性,而且很容易实现应力边界条件。  相似文献   

2.
本文针对板弯曲边界元方法中计算边界曲率等高阶导数项时边界积分方程中出现的高阶奇异积分项,通过对未知挠曲函数作渐近展开并加以适当摄动,获得了渐近收敛的边界积分方程。采用这一方法计算板边界上的曲率分布,获得了满意的数值结果。  相似文献   

3.
沙土滑坡往往会造成重大的人身财产损失,研究这类土体大变形问题对防灾工程具有指导意义。光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法是一种拉格朗日型无网格粒子法,十分适用于模拟大变形问题。在SPH方法中,合适的边界处理方法一直是个难点,传统的边界虚粒子法或排斥力法较难模拟复杂边界。本文引入了一种能处理任意形状边界的方法——统一半解析壁面边界条件处理方法 USAW(unified semianalytical wall boundary conditions),通过在控制方程中引入修正因子并保留边界面积分项来弥补边界缺失。为了更准确模拟问题域边界,提出无质量边界粒子的新概念。利用该方法成功模拟了土体滑坡算例,验证了方法的可靠性,并避免了边界零粒子层问题。通过数值模拟,分析了内摩擦角和黏聚力等土体物性参数对滑坡过程的影响。最后,应用该方法研究了滑坡冲击楔形体时的压力响应。  相似文献   

4.
提出一种设置运动边界条件的方法,研究边界附近流体粒子积分截断和非物理穿透边界的问题。边界外的虚粒子在每个时间步由边界附近流体粒子对称生成,赋予相应的物理量,并在虚粒子中引入排斥力,利用拉格朗日形式的N-S方程自编SPH程序,参考一维激波管的精确解验证边界方法的适用性,研究运动边界条件在计算模型中应用。激波管的模拟结果与精确解基本一致,且在运动边界模型中也计算获得合理的结果。文中提出的运动边界条件,避免了边界附近流体粒子积分截断问题,阻止流体粒子在边界处发生非物理穿透的现象。  相似文献   

5.
骆钊  汪淳 《计算力学学报》2018,35(3):364-371
沙土滑坡往往会造成重大的人身财产损失,研究这类土体大变形问题对防灾工程具有指导意义。光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法是一种拉格朗日型无网格粒子法,十分适用于模拟大变形问题。在SPH方法中,合适的边界处理方法一直是个难点,传统的边界虚粒子法或排斥力法较难模拟复杂边界。本文引入了一种能处理任意形状边界的方法——统一半解析壁面边界条件处理方法USAW(unified semi-analytical wall boundary conditions),通过在控制方程中引入修正因子并保留边界面积分项来弥补边界缺失。为了更准确模拟问题域边界,提出无质量边界粒子的新概念。利用该方法成功模拟了土体滑坡算例,验证了方法的可靠性,并避免了边界零粒子层问题。通过数值模拟,分析了内摩擦角和黏聚力等土体物性参数对滑坡过程的影响。最后,应用该方法研究了滑坡冲击楔形体时的压力响应。  相似文献   

6.
提出一种设置运动边界条件的方法,研究边界附近流体粒子积分截断和非物理穿透边界的问题。边界外的虚粒子在每个时间步由边界附近流体粒子对称生成,赋予相应的物理量,并在虚粒子中引入排斥力,利用拉格朗日形式的N‐S方程自编SPH程序,参考一维激波管的精确解验证边界方法的适用性,研究运动边界条件在计算模型中应用。激波管的模拟结果与精确解基本一致,且在运动边界模型中也计算获得合理的结果。文中提出的运动边界条件,避免了边界附近流体粒子积分截断问题,阻止流体粒子在边界处发生非物理穿透的现象。  相似文献   

7.
采用光滑粒子动力学SPH方法建立液滴冲击弹性基底的流固耦合数值模型,给出描述粘性流体和弹性固体运动的SPH离散方程和数值处理格式,引入人工耗散项来抑制标准SPH方法的数值震荡。为模拟液滴的表面张力效应,通过精确检测边界粒子,采用拉格朗日插值方法计算表面法向量和曲率,结合界面理论中的连续表面力CSF方法,建立了适用于自由表面液滴的表面力模型,方形液滴变形的模拟结果与拉普拉斯理论解吻合较好。随后,采用SPH流固耦合模型模拟1.0 mm直径水滴以不同速度(0.2 m/s~3.0 m/s)冲击两种薄板型基底,分析了基底弹性变形对液滴铺展、收缩以及回弹行为的影响。  相似文献   

8.
杨扬  徐绯  李小婷  王璐 《计算力学学报》2016,33(2):216-222,237
有限粒子法(FPM)是传统SPH方法的重要发展,大大提高了边界区域粒子的计算精度。然而在迭代计算过程中,高耗时和潜在的数值不稳定性是制约FPM应用的关键因素。通过对FPM基本方程进行矩阵分解,建立了一种特殊格式的FPM改进算法。该方法保持FPM方法在边界区域较高计算精度的同时,成功地规避了传统FPM方法对系数矩阵可逆性的限制,大大提高了计算效率。最后,将改进算法在一维应力波传播问题中予以实现,获得了较好的数值结果。  相似文献   

9.
有限粒子法(FPM)是传统SPH方法的重要发展,大大提高了边界区域粒子的计算精度。然而在迭代计算过程中,高耗时和潜在的数值不稳定性是制约FPM应用的关键因素。通过对FPM基本方程进行矩阵分解,建立了一种特殊格式的FPM改进算法。该方法保持FPM方法在边界区域较高计算精度的同时,成功地规避了传统FPM方法对系数矩阵可逆性的限制,大大提高了计算效率。最后,将改进算法在一维应力波传播问题中予以实现,获得了较好的数值结果。  相似文献   

10.
边界元法的一大优势是用于求解半空间等无限域问题,但在求解弹性波的传播问题中,传统边界元法采用的全平面或全空间格林函数会在截断边界处产生虚假的反射回波,这会引起散射场求解的误差.为了避免这种误差,论文在传统边界元法基础上提出一种修正边界元法,该修正方法主要包括:以瑞利波形式的远端散射场代替原本因截断而舍去的部分,通过互易定理建立单位瑞利波和全平面格林函数的积分方程,求得修正系数,并代入修正边界元矩阵,计算出瑞利波的散射场.文中基于该方法计算了无缺陷平面的瑞利波(与解析解的误差为1.24×10-5),并运用该方法计算了不同缺陷的散射场.由文中对比结果表明,论文所提修正边界元法可准确求解瑞利波散射场,为基于表面波的缺陷反演问题研究提供了有效的正演途径.  相似文献   

11.
陈飞国  葛蔚 《力学学报》2021,53(9):2357-2373
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)具有粒子方法的无网格和全拉格朗日特征, 适用于具有界面大变形、不连续性和多物理场的多相流的高精度模拟. SPH方法模拟多相流已有大量报道, 具体的实现方式也大不相同. 本文首先阐述了采用SPH方法模拟流体的基本控制方程, 以及求解过程中需要考虑的流体压力求解、表面张力、固体边界等问题. 整理和总结了基于SPH方法进行多相流模拟的主要实现方式: (1)双流体模型的拉格朗日求解器: 两相离散为两组独立SPH粒子, 并用显式相间作用耦合两相; (2)多相SPH方法: SPH方法对多相流模拟的自然延伸, 相间作用由SPH参数隐式描述; (3) SPH与其他离散方法的耦合: 差异较大的两相各自采用不同离散方法, 发挥不同拉格朗日方法的优点; (4) SPH和基于网格方法的耦合: 网格方法处理简单的单相流动主体, 获得精度和效率间的平衡. 另外, 还在模拟参数物理化等方面论述了与SPH方法模拟多相流相关的一些改进和修正方法, 并在最后讨论和建议了提高多相流SPH模拟效率和精度的措施.   相似文献   

12.
The shapes and dynamics of single bubbles rising through viscous fluids are studied using the SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) approach. This fully Lagrangian, particle-based method is applied to compute the complete two-phase flow, both inside the bubbles as well as around them. For that purpose, a multi-phase formulation of the SPH method that can address large density differences is retained, while surface tension effects are explicitly accounted for through a CSF (Continuum Surface Force) model. Numerical simulations have been performed for different regimes (corresponding to different relative importance of surface tension, viscosity and buoyancy effects) and the predicted topological changes as well as the terminal velocity and drag coefficients of bubbles are validated. The numerical outcomes are assessed not only with respect to reference experimental data but also with respect to other numerical methods, namely the Front-Tracking and the Lattice Boltzmann Methods. It is believed that this study corresponds to a new application of SPH approaches for two-phase flow simulations and results reveal the interest of this method to capture fine details of gas–liquid systems with deformable and rapidly changing interfaces.  相似文献   

13.
杨秋足  徐绯  王璐  杨扬 《力学学报》2019,51(3):730-742
多相流界面存在密度、黏性等物理场间断,直接采用传统光滑粒子水动力学(smoothedparticle hydrodynamics,SPH)方法进行数值模拟,界面附近的压力和速度存在震荡.一套基于黎曼解能够处理大密度比的多相流SPH计算模型被提出,该模型利用黎曼解在处理接触间断问题方面的优势,将黎曼解引入到SPH多相流计算模型中,为了能够准确求解多相流体物理黏性、减小黎曼耗散,对黎曼形式的SPH动量方程进行了改进,又将Adami固壁边界与黎曼单侧问题相结合来施加多相流SPH固壁边界,同时模型中考虑了表面张力对小尺度异相界面的影响,该模型没有添加任何人工黏性、人工耗散和非物理人工处理技术,能够反应多相流真实物理黏性和物理演变状态.采用该模型首先对三种不同粒子间距离散下方形液滴震荡问题进行了数值模拟,验证了该模型在处理异相界面的正确性和模型本身的收敛性;后又通过对Rayleigh--Taylor不稳定、单气泡上浮、双气泡上浮问题进行了模拟计算,结果与文献对比吻合度高,异相界面捕捉清晰,结果表明,本文改进的多相流SPH模型能够稳定、有效的模拟大密度比和黏性比的多相流问题.   相似文献   

14.
In this paper, the whole dynamic process of a single drop impact onto a thin liquid surface up to the consequent formation of a thin crown is numerically studied using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. Especially, the gravity, artificial viscosity, and surface tension are introduced into the model. The obtained SPH numerical results are compared with experimental results. The numerical model of the SPH method is valid for simulating the dynamic process of a single drop impact onto a liquid surface. Meanwhile, it is found that the whole dynamic process mainly depends on the depth of the liquid pool and the initial velocity of the droplet.  相似文献   

15.
We present an approach to model collisions of different droplets using Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). We consider bouncing and coalescence of two droplets. We only discretize the droplets neglecting the gaseous phase and consider a free surface at the boundaries. We use a modified continuum surface force model for the surface tension at a free surface. The transition between bouncing and coalescence is modeled using a critical Weber number and calculating the loss of kinetic energy during the collision to determine the point of coalescence. We demonstrate numerical convergence and analyze the error of the method for the transition of bouncing and coalescence. We show that the proposed approach is applicable to weakly-compressible SPH and incompressible SPH and compare binary collisions of Newtonian droplets with experimental results from the literature. Finally we apply the model to non-Newtonian droplets that show shear-thinning and shear-thickening behavior and discuss the differences to Newtonian droplets.  相似文献   

16.
The gridless smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is now commonly used in computational fluid dynamics (CFD) and appears to be promising in predicting complex free‐surface flows. However, increasing flow complexity requires appropriate approaches for taking account of turbulent effects, whereas some authors are still working without any turbulence closure in SPH. A review of recently developed turbulence models adapted to the SPH method is presented herein, from the simplistic point of view of a one‐equation model involving mixing length to more sophisticated (and thus realistic) models like explicit algebraic Reynolds stress models (EARSM) or large eddy simulation (LES). Each proposed model is tested and validated on the basis of schematic cases for which laboratory data, theoretical or numerical solutions are available in the general field of turbulent free‐surface incompressible flows (e.g. open‐channel flow and schematic dam break). They give satisfactory results, even though some progress should be made in the future in terms of free‐surface influence and wall conditions. Recommendations are given to SPH users to apply this method to the modelling of complex free‐surface turbulent flows. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

17.
固体介质中SPH方法的拉伸不稳定性问题研究进展   总被引:4,自引:1,他引:3  
光滑粒子流体动力学法(smoothed particle hydrodynamics, SPH)是一种基于核估计的无网格Lagrange数值方法.它用粒子方程 离散流体动力学的连续方程, 既可以处理有限元难于处理的大变形和严重扭曲问题, 又可以 处理有限差分法不易处理的自由边界和材料界面的问题, 在固体力学中的冲击、爆炸和裂纹 模拟中具有广阔的发展前景.但是, 该算法的拉伸不稳定性(tensile instability)问题是它在固体力学领域中应用的最大障碍.对SPH稳定性分析表明, 算法不 稳定性的条件仅与应力状态和核函数的2阶导数有关.目前, 应力点法(stress points)、Lagrange核函数法、人工应力法(artificial stress)、修正光滑粒子法(corrective smoothed particle method, CSPM)和守恒光滑法(conservative smoothing)以及其他一些方法成功地改善了SPH的拉伸不稳定性, 但是每一种方法都不能彻 底解决SPH的拉伸不稳定性问题.本文介绍了SPH法的方程和Von Neumann稳定性分析的思想, 以及国内外在这几个方面的研究成果及其最新进展, 同时指出目前研究中存在的问题和研究的方向.  相似文献   

18.
Surface tension plays a significant role at the dynamic interface of free‐surface flows especially at the microscale in capillary‐dominated flows. A model for accurately predicting the formation of two‐dimensional viscous droplets in vacuum or gas of negligible density and viscosity resulting from axisymmetric oscillation due to surface tension is solved using smoothed particle hydrodynamics composed of the Navier‐Stokes system and appropriate interfacial conditions for the free‐surface boundaries. The evolution of the droplet and its free‐surface interface is tracked over time to investigate the effects of surface tension forces implemented using a modified continuous surface force method and is compared with those performed using interparticle interaction force. The dynamic viscous fluid and surface tension interactions are investigated via a controlled curvature model and test cases of nonsteady oscillating droplets; attention is focused here on droplet oscillation that is released from an initial static deformation. Accuracy of the results is attested by demonstrating that (i) the curvature of the droplet that is controlled; (ii) uniform distribution of fluid particles; (iii) clean asymmetric forces acting on the free surface; and (iv) nonsteady oscillating droplets compare well with analytical and published experiment findings. The advantage of the proposed continuous surface force method only requires the use of physical properties of the fluid, whereas the interparticle interaction force method is restricted by the requirement of tuning parameters.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号