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一种改进的光滑粒子流体动力学前处理方法

雷娟棉 黄灿

一种改进的光滑粒子流体动力学前处理方法

雷娟棉, 黄灿
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  • 为了便于对任意边界形状的计算域快速地布置均匀粒子,提出了一种改进的光滑粒子流体动力学前处理方法. 该方法是在2012年Colagrossi等提出的算法基础上进行改进后得到的. Colagrossi 等提出的算法能够计算一些简单外形分布比较均匀的粒子. 然而当光滑长度与初始粒子间距的比值较大时该方法在计算过程中会出现较强的数值震荡问题,收敛速度慢;而且在计算过程中可能会遭遇流体粒子穿透固体壁面的问题. 本文通过引入未知因素修正的平滑粒子动力学模型来提高计算稳定性,并通过对边界附近的流体粒子施加边界力来避免流体粒子穿透固体壁面. 算例验证结果表明,利用改进后的光滑粒子流体动力学前处理方法能够快速地对各种边界形状的计算域分布均匀粒子,并且避免了流体粒子穿透固体壁面的问题.
    [1]

    Liu M B, Liu G R 2010 Arxiv. Comput. Methods Engrg. 17 25

    [2]

    Zhang A M 2008 Chin. Phys. B 17 927

    [3]

    Sun Z H, Han R J 2008 Chin. Phys. B 17 3185

    [4]

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

    [5]

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

    [6]

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

    [7]

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

    [8]

    Lucy L B 1977 Astron. J. 82 1013

    [9]

    Monaghan J J 2005 Rep. Prog. Phys. 68 1703

    [10]

    Monaghan J J 2012 Annu. Rev. Fluid Mech. 44 323

    [11]

    Xu R, Stansby P, Aurence D L 2009 J. Comput. Phys. 228 6703

    [12]

    Yang X Y, Liu M B 2012 Acta Phys. Sin. 61 224701 (in Chinese) [杨秀峰, 刘谋斌 2012 物理学报 61 224701]

    [13]

    Marrone S, Colagrossi A, Antuono M, Colicchio G, Graziani G 2013 J. Comput. Phys. 245 456

    [14]

    Shadloo M S, Zainali A, Yildiz M, Suleman A 2012 Int. J. Numer. Meth. Engng. 89 939

    [15]

    Jiang T, Ouyang J, Zhao X K, Ren J L 2011 Acta Phys. Sin. 60 054701 (in Chinese) [蒋涛, 欧阳洁, 赵晓凯, 任金莲 2011 物理学报 60 054701]

    [16]

    Jiang T, Lu G L, Lu W G 2013 Acta Phys. Sin. 62 224701 (in Chinese) [蒋涛, 陆广林, 陆伟刚 2013 物理学报 62 224701]

    [17]

    Qiu L C 2013 Acta Phys. Sin. 62 124702 (in Chinese) [邱流潮 2013 物理学报 62 124702]

    [18]

    Qiang H F, Shi C, Chen F Z Han Y W 2013 Acta Phys. Sin. 62 214701 (in Chinese) [强洪夫, 石超, 陈福振, 韩亚伟 2013 物理学报 62 214701]

    [19]

    Quinlan N J, Lastiwka M, Basa M 2006 Int. J. Numer. Meth. Engng. 66 2064

    [20]

    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]

    [21]

    Price D J 2007 Publ. Astron. Soc. Aust. 24 159

    [22]

    Colagrossi A, Bouscasse B, Antuono M, Marrone S 2012 Comput. Phys. Commun. 183 1641

    [23]

    Monaghan J J 1989 J. Comput. Phys. 82 1

    [24]

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

    [25]

    Belytschko T, Krongauz Y, Organ D, Fleming M, Krysl P 1996 Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 139 3

    [26]

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

    [27]

    Macià F, Antuono M, Gonzales L M, Colagrossi A 2011 Prog. Theor. Phys. 125 1091

    [28]

    Yildiz M, Rook R A, Suleman A 2009 Int. J. Numer. Meth. Engng. 77 1416

    [29]

    Monaghan J J 1994 J. Comput. Phys. 110 399

    [30]

    Monaghan J J, Kajtar J B 2009 Comput. Phys. Commun. 180 1811

    [31]

    Liu M B, Shao J R 2012 Sci. China: Technol. Sci. 10 1

    [32]

    Han Y W, Qiang H F, Zhao J L, Gao W R 2013 Acta Phys. Sin. 62 044702 (in Chinese) [韩亚伟, 强洪夫, 赵玖玲, 高巍然 2013 物理学报 62 044702]

    [33]

    Larry D L, Albert G P, Theodore C C, Jim R H Firooz A A 1993 J. Comput. Phys. 109 67

  • [1]

    Liu M B, Liu G R 2010 Arxiv. Comput. Methods Engrg. 17 25

    [2]

    Zhang A M 2008 Chin. Phys. B 17 927

    [3]

    Sun Z H, Han R J 2008 Chin. Phys. B 17 3185

    [4]

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

    [5]

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

    [6]

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

    [7]

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

    [8]

    Lucy L B 1977 Astron. J. 82 1013

    [9]

    Monaghan J J 2005 Rep. Prog. Phys. 68 1703

    [10]

    Monaghan J J 2012 Annu. Rev. Fluid Mech. 44 323

    [11]

    Xu R, Stansby P, Aurence D L 2009 J. Comput. Phys. 228 6703

    [12]

    Yang X Y, Liu M B 2012 Acta Phys. Sin. 61 224701 (in Chinese) [杨秀峰, 刘谋斌 2012 物理学报 61 224701]

    [13]

    Marrone S, Colagrossi A, Antuono M, Colicchio G, Graziani G 2013 J. Comput. Phys. 245 456

    [14]

    Shadloo M S, Zainali A, Yildiz M, Suleman A 2012 Int. J. Numer. Meth. Engng. 89 939

    [15]

    Jiang T, Ouyang J, Zhao X K, Ren J L 2011 Acta Phys. Sin. 60 054701 (in Chinese) [蒋涛, 欧阳洁, 赵晓凯, 任金莲 2011 物理学报 60 054701]

    [16]

    Jiang T, Lu G L, Lu W G 2013 Acta Phys. Sin. 62 224701 (in Chinese) [蒋涛, 陆广林, 陆伟刚 2013 物理学报 62 224701]

    [17]

    Qiu L C 2013 Acta Phys. Sin. 62 124702 (in Chinese) [邱流潮 2013 物理学报 62 124702]

    [18]

    Qiang H F, Shi C, Chen F Z Han Y W 2013 Acta Phys. Sin. 62 214701 (in Chinese) [强洪夫, 石超, 陈福振, 韩亚伟 2013 物理学报 62 214701]

    [19]

    Quinlan N J, Lastiwka M, Basa M 2006 Int. J. Numer. Meth. Engng. 66 2064

    [20]

    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]

    [21]

    Price D J 2007 Publ. Astron. Soc. Aust. 24 159

    [22]

    Colagrossi A, Bouscasse B, Antuono M, Marrone S 2012 Comput. Phys. Commun. 183 1641

    [23]

    Monaghan J J 1989 J. Comput. Phys. 82 1

    [24]

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

    [25]

    Belytschko T, Krongauz Y, Organ D, Fleming M, Krysl P 1996 Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 139 3

    [26]

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

    [27]

    Macià F, Antuono M, Gonzales L M, Colagrossi A 2011 Prog. Theor. Phys. 125 1091

    [28]

    Yildiz M, Rook R A, Suleman A 2009 Int. J. Numer. Meth. Engng. 77 1416

    [29]

    Monaghan J J 1994 J. Comput. Phys. 110 399

    [30]

    Monaghan J J, Kajtar J B 2009 Comput. Phys. Commun. 180 1811

    [31]

    Liu M B, Shao J R 2012 Sci. China: Technol. Sci. 10 1

    [32]

    Han Y W, Qiang H F, Zhao J L, Gao W R 2013 Acta Phys. Sin. 62 044702 (in Chinese) [韩亚伟, 强洪夫, 赵玖玲, 高巍然 2013 物理学报 62 044702]

    [33]

    Larry D L, Albert G P, Theodore C C, Jim R H Firooz A A 1993 J. Comput. Phys. 109 67

  • [1] 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
    [2] 强洪夫, 刘开, 陈福振. 液滴在气固交界面变形移动问题的光滑粒子流体动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(20): 204701. doi: 10.7498/aps.61.204701
    [3] 韩亚伟, 强洪夫, 赵玖玲, 高巍然. 光滑粒子流体动力学方法固壁处理的一种新型排斥力模型. 物理学报, 2013, 62(4): 044702. doi: 10.7498/aps.62.044702
    [4] 强洪夫, 石超, 陈福振, 韩亚伟. 基于大密度差多相流SPH方法的二维液滴碰撞数值模拟. 物理学报, 2013, 62(21): 214701. doi: 10.7498/aps.62.214701
    [5] 陈福振, 强洪夫, 高巍然. 风沙运动问题的SPH-FVM耦合方法数值模拟研究. 物理学报, 2014, 63(13): 130202. doi: 10.7498/aps.63.130202
    [6] 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
    [7] 冒晓莉, 肖韶荣, 刘清惓, 李敏, 张加宏. 探空湿度测量太阳辐射误差修正流体动力学研究. 物理学报, 2014, 63(14): 144701. doi: 10.7498/aps.63.144701
    [8] 陈福振, 强洪夫, 高巍然. 气粒两相流传热问题的光滑离散颗粒流体动力学方法数值模拟. 物理学报, 2014, 63(23): 230206. doi: 10.7498/aps.63.230206
    [9] 陈福振, 强洪夫, 苗刚, 高巍然. 燃料抛撒成雾及其燃烧爆炸的光滑离散颗粒流体动力学方法数值模拟研究. 物理学报, 2015, 64(11): 110202. doi: 10.7498/aps.64.110202
    [10] 陈式刚, 洪朝生, 谢学纲. 超导体流体动力学方程. 物理学报, 1990, 39(4): 632-638. doi: 10.7498/aps.39.632
    [11] 蒋亦民, 刘佑. 水-气-颗粒固体三相混合系统的流体动力学. 物理学报, 2013, 62(20): 204501. doi: 10.7498/aps.62.204501
    [12] 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
    [13] G.WAIDMANN, 匡光力. TEXTOR托卡马克等离子体的磁流体动力学振荡特性. 物理学报, 1994, 43(9): 1466-1475. doi: 10.7498/aps.43.1466
    [14] 戴伟, 刘清惓, 杨杰, 宿恺峰, 韩上邦, 施佳驰. 探空温度传感器的计算流体动力学分析与实验研究. 物理学报, 2016, 65(11): 114701. doi: 10.7498/aps.65.114701
    [15] 于溪凤, 胡火生, 贺礼端, 蒋 政, 刘 祥, 胡壮麒. 电流体动力学技术制备的Sn-Bi纳米超微粉的微观结构特征. 物理学报, 1999, 48(6): 1030-1036. doi: 10.7498/aps.48.1030
    [16] 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. 物理学报, 2011, 60(5): 054701. doi: 10.7498/aps.60.054701
    [17] 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
    [18] 马天鹏, 胡立群, 陈开云. 小波变换在HT-7 Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中的应用. 物理学报, 2010, 59(10): 7209-7213. doi: 10.7498/aps.59.7209
    [19] 杨杰, 刘清惓, 戴伟, 冒晓莉, 张加宏, 李敏. 用于气象观测的阵列式温度传感器流体动力学分析与实验研究. 物理学报, 2016, 65(9): 094209. doi: 10.7498/aps.65.094209
    [20] 林晨森, 陈硕, 肖兰兰. 适用复杂几何壁面的耗散粒子动力学边界条件. 物理学报, 2019, 68(14): 140204. doi: 10.7498/aps.68.20190533
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-16
  • 修回日期:  2014-03-01
  • 刊出日期:  2014-07-20

一种改进的光滑粒子流体动力学前处理方法

  • 1. 北京理工大学宇航学院, 北京 100081

摘要: 为了便于对任意边界形状的计算域快速地布置均匀粒子,提出了一种改进的光滑粒子流体动力学前处理方法. 该方法是在2012年Colagrossi等提出的算法基础上进行改进后得到的. Colagrossi 等提出的算法能够计算一些简单外形分布比较均匀的粒子. 然而当光滑长度与初始粒子间距的比值较大时该方法在计算过程中会出现较强的数值震荡问题,收敛速度慢;而且在计算过程中可能会遭遇流体粒子穿透固体壁面的问题. 本文通过引入未知因素修正的平滑粒子动力学模型来提高计算稳定性,并通过对边界附近的流体粒子施加边界力来避免流体粒子穿透固体壁面. 算例验证结果表明,利用改进后的光滑粒子流体动力学前处理方法能够快速地对各种边界形状的计算域分布均匀粒子,并且避免了流体粒子穿透固体壁面的问题.

English Abstract

参考文献 (33)

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