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黏性液滴变形过程的核梯度修正光滑粒子动力学模拟

蒋涛 欧阳洁 赵晓凯 任金莲

黏性液滴变形过程的核梯度修正光滑粒子动力学模拟

蒋涛, 欧阳洁, 赵晓凯, 任金莲
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  • 本文提出了一种核梯度改进光滑粒子动力学(KGC-SPH)方法,模拟了黏性液滴形变自由表面问题.首先,通过模拟等温黏性液滴拉伸和旋转变形,验证了KGC-SPH法较SPH法具有较高精度和更好稳定性,且能很好地保持总角动量守恒.其次,基于非等温van der Waals模型对平衡态圆形液滴的形成过程进行数值研究,观察到小幅度振荡现象,并给出了一种新的克服张力不稳定性的方法和一种适合KGC-SPH方法的新的表面张力处理技术.最后,研究了van der Waals液滴的周期性振荡现象,讨论了初始椭圆形液滴长短半轴比
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10871159),国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2005CB321704 )资助的课题.
    [1]

    Zhang L, Zhang L F, Wu H Y, Wang J P 2009 Acta Phys. Sin. 58 703 (in Chinese)[张 亮、张立凤、吴海燕、王骥鹏 2009 物理学报 58 703]

    [2]

    Zhang A M, Yao X L, Li J 2008 Acta Phys. Sin. 57 1672 (in Chinese) [张阿漫、姚熊亮、李 佳 2008 物理学报 57 1672]

    [3]

    Zhang A M 2008 Chin. Phys. B 17 927

    [4]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 339 (in Chinese) [张阿漫、姚熊亮 2008 物理学报 57 339]

    [5]

    Harlow F H 1957 Journal of the Association for Computing Machinery 4 137

    [6]

    Zhao Y, Ji Z Z, Feng T 2004 Acta Phys. Sin. 53 671 (in Chinese) [赵 颖、季仲贞、冯 涛 2004 物理学报 53 671]

    [7]

    Zhong C W,Xie J F,Zhuo C S,Xiong S W, Yin D C 2009 Chin. Phys. B 18 4083

    [8]

    Wang J F, Sun F X, Cheng R J 2010 Chin. Phys. B 19 060201

    [9]

    Cheng R J,Cheng Y M, Ge H X 2009 Chin. Phys. B 18 4059

    [10]

    Wang X D, Ouyang J, Su J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6361(in Chinese) [王晓东、欧阳洁、苏 进 2010 物理学报59 6361]

    [11]

    Gingold R A, Monaghan J J 1977 Mon. Not. R. Astron. Soc. 181 375

    [12]

    Monaghan J J 1994 J. Comp. Phys. 110 399

    [13]

    Morris J P, Fox P J, Zhu Y 1997 J. Comp. Phys. 136 214

    [14]

    Watkins S J, Bhattal A S, Francis N, Turner J A, Whitworth A P 1996 Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 119 177

    [15]

    Nugent S, Posch H A 2000 Phys. Rev. E 62 4968

    [16]

    Hu X Y, Adams N A 2006 J. Comp. Phys. 213 844

    [17]

    Chen J K, Beraun J E 2000 Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 190 225

    [18]

    Liu M B, Xie W P, Liu G R 2005 Appl. Math. Model. 29 1252

    [19]

    Fang J, Parriaux A, Rentschler M, Ancey C 2009 Appl. Num. Math. 59 251

    [20]

    Bonet J, Lok T S L 1999 Comput. Meth. Appl. Mech. Eng. 180 97

    [21]

    Apfel R E, Tian Y, Jankovshy J, Shi T, Chen X, Holt R G, Trinh E, Croonquist A, Thornton K C, Sacco A, Jr, Coleman C, Leslie F W, Matthiesen D H 1997 Phys. Rev. Let. 78 1912

    [22]

    Melean Y, Singalotti L D G, Hasmy A 2004 Comp. Phys. Comm. 157 191

    [23]

    Lopez H, Sigalotti L D G 2006 Phys. Rev. E 73 051201-1

    [24]

    Liu G R, Liu M B 2003 Smoothed Particle Hydrodynamics: A Mesh-free Particle Method (Singapore: World Scientific)

    [25]

    Monaghan J J, Lattanzio J C 1985 Astron. Astrophys. 149 135

    [26]

    Liu M B, Chang J Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 3654 (in Chinese) [刘谋斌、常建忠 2010 物理学报 59 3654]

    [27]

    Liu M B, Liu G R 2006 Appl. Num. Math. 56 19

    [28]

    Silverman B W 1986 Statistics and Applied Probability (London: Chapman and Hall)

    [29]

    Schussler M, Schmitt D 1981 Astron. Astrophys. 97 373

    [30]

    Gray J P, Monaghan J J, Swift R P 2001 Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 190 6641

    [31]

    Monaghan J J 2000 J. Comp. Phys. 159 290

    [32]

    Tang B, Li J F, Wang T S 2008 Acta Phys. Sin. 57 6722 (in Chinese) [汤波、李俊峰、王天舒 2008 物理学报 57 6722]

    [33]

    Chang J Z, Liu M B, Liu H T 2008 Acta Phys. Sin. 57 3954 (in Chinese) [常建忠、刘谋斌、刘汉涛 2008 物理学报 57 3954]

    [34]

    Wang X L, Chen S 2010 Acta Phys. Sin. 59 6778 (in Chinese) [王晓亮、陈 硕 2010 物理学报 59 6778]

    [35]

    Trinh E, Wang T G 1982 J. Fluid Mech. 122 315

  • [1]

    Zhang L, Zhang L F, Wu H Y, Wang J P 2009 Acta Phys. Sin. 58 703 (in Chinese)[张 亮、张立凤、吴海燕、王骥鹏 2009 物理学报 58 703]

    [2]

    Zhang A M, Yao X L, Li J 2008 Acta Phys. Sin. 57 1672 (in Chinese) [张阿漫、姚熊亮、李 佳 2008 物理学报 57 1672]

    [3]

    Zhang A M 2008 Chin. Phys. B 17 927

    [4]

    Zhang A M, Yao X L 2008 Acta Phys. Sin. 57 339 (in Chinese) [张阿漫、姚熊亮 2008 物理学报 57 339]

    [5]

    Harlow F H 1957 Journal of the Association for Computing Machinery 4 137

    [6]

    Zhao Y, Ji Z Z, Feng T 2004 Acta Phys. Sin. 53 671 (in Chinese) [赵 颖、季仲贞、冯 涛 2004 物理学报 53 671]

    [7]

    Zhong C W,Xie J F,Zhuo C S,Xiong S W, Yin D C 2009 Chin. Phys. B 18 4083

    [8]

    Wang J F, Sun F X, Cheng R J 2010 Chin. Phys. B 19 060201

    [9]

    Cheng R J,Cheng Y M, Ge H X 2009 Chin. Phys. B 18 4059

    [10]

    Wang X D, Ouyang J, Su J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6361(in Chinese) [王晓东、欧阳洁、苏 进 2010 物理学报59 6361]

    [11]

    Gingold R A, Monaghan J J 1977 Mon. Not. R. Astron. Soc. 181 375

    [12]

    Monaghan J J 1994 J. Comp. Phys. 110 399

    [13]

    Morris J P, Fox P J, Zhu Y 1997 J. Comp. Phys. 136 214

    [14]

    Watkins S J, Bhattal A S, Francis N, Turner J A, Whitworth A P 1996 Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 119 177

    [15]

    Nugent S, Posch H A 2000 Phys. Rev. E 62 4968

    [16]

    Hu X Y, Adams N A 2006 J. Comp. Phys. 213 844

    [17]

    Chen J K, Beraun J E 2000 Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 190 225

    [18]

    Liu M B, Xie W P, Liu G R 2005 Appl. Math. Model. 29 1252

    [19]

    Fang J, Parriaux A, Rentschler M, Ancey C 2009 Appl. Num. Math. 59 251

    [20]

    Bonet J, Lok T S L 1999 Comput. Meth. Appl. Mech. Eng. 180 97

    [21]

    Apfel R E, Tian Y, Jankovshy J, Shi T, Chen X, Holt R G, Trinh E, Croonquist A, Thornton K C, Sacco A, Jr, Coleman C, Leslie F W, Matthiesen D H 1997 Phys. Rev. Let. 78 1912

    [22]

    Melean Y, Singalotti L D G, Hasmy A 2004 Comp. Phys. Comm. 157 191

    [23]

    Lopez H, Sigalotti L D G 2006 Phys. Rev. E 73 051201-1

    [24]

    Liu G R, Liu M B 2003 Smoothed Particle Hydrodynamics: A Mesh-free Particle Method (Singapore: World Scientific)

    [25]

    Monaghan J J, Lattanzio J C 1985 Astron. Astrophys. 149 135

    [26]

    Liu M B, Chang J Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 3654 (in Chinese) [刘谋斌、常建忠 2010 物理学报 59 3654]

    [27]

    Liu M B, Liu G R 2006 Appl. Num. Math. 56 19

    [28]

    Silverman B W 1986 Statistics and Applied Probability (London: Chapman and Hall)

    [29]

    Schussler M, Schmitt D 1981 Astron. Astrophys. 97 373

    [30]

    Gray J P, Monaghan J J, Swift R P 2001 Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 190 6641

    [31]

    Monaghan J J 2000 J. Comp. Phys. 159 290

    [32]

    Tang B, Li J F, Wang T S 2008 Acta Phys. Sin. 57 6722 (in Chinese) [汤波、李俊峰、王天舒 2008 物理学报 57 6722]

    [33]

    Chang J Z, Liu M B, Liu H T 2008 Acta Phys. Sin. 57 3954 (in Chinese) [常建忠、刘谋斌、刘汉涛 2008 物理学报 57 3954]

    [34]

    Wang X L, Chen S 2010 Acta Phys. Sin. 59 6778 (in Chinese) [王晓亮、陈 硕 2010 物理学报 59 6778]

    [35]

    Trinh E, Wang T G 1982 J. Fluid Mech. 122 315

  • [1] 马理强, 常建忠, 刘汉涛, 刘谋斌. 液滴溅落问题的光滑粒子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(5): 054701. doi: 10.7498/aps.61.054701
    [2] 苏铁熊, 马理强, 刘谋斌, 常建忠. 基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟. 物理学报, 2013, 62(6): 064702. doi: 10.7498/aps.62.064702
    [3] 马理强, 苏铁熊, 刘汉涛, 孟青. 微液滴振荡过程的光滑粒子动力学方法数值模拟. 物理学报, 2015, 64(13): 134702. doi: 10.7498/aps.64.134702
    [4] 邱流潮. 基于不可压缩光滑粒子动力学的黏性液滴变形过程仿真. 物理学报, 2013, 62(12): 124702. doi: 10.7498/aps.62.124702
    [5] 沈婉萍, 尤仕佳, 毛鸿. 夸克介子模型的相图和表面张力. 物理学报, 2019, 68(18): 181101. doi: 10.7498/aps.68.20190798
    [6] 马理强, 刘谋斌, 常建忠, 苏铁熊, 刘汉涛. 液滴冲击液膜问题的光滑粒子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(24): 244701. doi: 10.7498/aps.61.244701
    [7] 蒋涛, 陆林广, 陆伟刚. 等直径微液滴碰撞过程的改进光滑粒子动力学模拟. 物理学报, 2013, 62(22): 224701. doi: 10.7498/aps.62.224701
    [8] 艾旭鹏, 倪宝玉. 流体黏性及表面张力对气泡运动特性的影响. 物理学报, 2017, 66(23): 234702. doi: 10.7498/aps.66.234702
    [9] 蒋涛, 任金莲, 徐磊, 陆林广. 非等温非牛顿黏性流体流动问题的修正光滑粒子动力学方法模拟. 物理学报, 2014, 63(21): 210203. doi: 10.7498/aps.63.210203
    [10] 白玲, 李大鸣, 李彦卿, 王志超, 李杨杨. 基于范德瓦尔斯表面张力模式液滴撞击疏水壁面过程的研究. 物理学报, 2015, 64(11): 114701. doi: 10.7498/aps.64.114701
    [11] 刘虎, 强洪夫, 陈福振, 韩亚伟, 范树佳. 一种新型光滑粒子动力学固壁边界施加模型. 物理学报, 2015, 64(9): 094701. doi: 10.7498/aps.64.094701
    [12] 李源, 罗喜胜. 黏性、表面张力和磁场对Rayleigh-Taylor不稳定性气泡演化影响的理论分析. 物理学报, 2014, 63(8): 085203. doi: 10.7498/aps.63.085203
    [13] 王晓亮, 陈硕. 液气共存的耗散粒子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(10): 6778-6785. doi: 10.7498/aps.59.6778
    [14] 毕菲菲, 郭亚丽, 沈胜强, 陈觉先, 李熠桥. 液滴撞击固体表面铺展特性的实验研究. 物理学报, 2012, 61(18): 184702. doi: 10.7498/aps.61.184702
    [15] 张旋, 张天赐, 葛际江, 蒋平, 张贵才. 表面活性剂对气-液界面纳米颗粒吸附规律的影响. 物理学报, 2020, 69(2): 026801. doi: 10.7498/aps.69.20190756
    [16] 常建忠, 刘谋斌. 光滑粒子动力学方法中粒子分布与数值稳定性分析. 物理学报, 2010, 59(6): 3654-3662. doi: 10.7498/aps.59.3654
    [17] 孙鹏楠, 李云波, 明付仁. 自由上浮气泡运动特性的光滑粒子流体动力学模拟. 物理学报, 2015, 64(17): 174701. doi: 10.7498/aps.64.174701
    [18] 蒋涛, 黄金晶, 陆林广, 任金莲. 非线性薛定谔方程的高阶分裂改进光滑粒子动力学算法. 物理学报, 2019, 68(9): 090203. doi: 10.7498/aps.68.20190169
    [19] 宋保维, 任峰, 胡海豹, 郭云鹤. 表面张力对疏水微结构表面减阻的影响. 物理学报, 2014, 63(5): 054708. doi: 10.7498/aps.63.054708
    [20] 熊予莹, 代富平, 魏炳波, 张蜡宝. 深过冷Ni-15%Sn合金熔体表面张力研究. 物理学报, 2006, 55(1): 419-423. doi: 10.7498/aps.55.419
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-07-09
  • 修回日期:  2010-08-22
  • 刊出日期:  2011-05-15

黏性液滴变形过程的核梯度修正光滑粒子动力学模拟

  • 1. 西北工业大学理学院应用数学系,西安 710129
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10871159),国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2005CB321704 )资助的课题.

摘要: 本文提出了一种核梯度改进光滑粒子动力学(KGC-SPH)方法,模拟了黏性液滴形变自由表面问题.首先,通过模拟等温黏性液滴拉伸和旋转变形,验证了KGC-SPH法较SPH法具有较高精度和更好稳定性,且能很好地保持总角动量守恒.其次,基于非等温van der Waals模型对平衡态圆形液滴的形成过程进行数值研究,观察到小幅度振荡现象,并给出了一种新的克服张力不稳定性的方法和一种适合KGC-SPH方法的新的表面张力处理技术.最后,研究了van der Waals液滴的周期性振荡现象,讨论了初始椭圆形液滴长短半轴比

English Abstract

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