基于SPH方法的溃坝流动数值模拟

应用光滑粒子流体动力学方法对溃坝问题进行了数值模拟,在现有SPH 方法的理论基础上对密度近似方程进行了重新初始化处理,分析了密度重新初始化对溃坝流动问题的影响,并对SPH数值模拟所得到的结果与试验结果以及移动粒子半隐式方法得到的计算结果进行了比较和分析.结果表明,对密度近似方程进行重新初始化保持了流场内的质量守恒,同时整个计算域内的压力分布更加规则,SPH方法数值模拟得到的结果与实验结果和MPS方法得到的结果非常吻合,验证了改进方案及所编程序的可靠性和计算结果的准确性.     

两相流动中椭圆颗粒沉降规律的数值模拟

应用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,对椭圆形颗粒在一定雷诺数范围内的沉降过程进行了数值模拟,流体运动由守恒方程计算,通过积分黏性应力和压力获得的颗粒受力来跟踪颗粒运动.结果表明:圆形颗粒与初始时刻长轴垂直于x轴放置的椭圆颗粒,一直沿通道中心线稳定沉降;初始时刻长轴平行于x轴放置的椭圆颗粒,沉降时向一侧壁面旋转靠近,最终也稳定在通道中心线,颗粒长轴与颗粒沉降方向垂直;两种情况下的椭圆颗粒最终沉降速度相同.     

液滴冲击固体表面的光滑粒子动力学模拟

液滴冲击固体表面的现象广泛地存在于自然界和工业生产中,深入研究液滴冲击固体表面现象对环境工程、微纳米工程以及医药工程等领域有着十分重要的指导作用.该文采用光滑粒子动力学方法(SPH)对液滴冲击固体表面的现象进行了数值模拟.SPH方法是一种纯拉格朗日形式的无网格粒子方法,可以很容易的处理大变形、可变形边界、追踪自由表面以及运动界面.为了提高传统SPH方法的计算精度和数值稳定性,该文在传统SPH方法的基础上对粒子方法中的核梯度进行了修正,采用粒子间相互作用力的形式来模拟表面张力,应用改进的SPH方法对液滴冲击固体表面进行了数值模拟.计算结果表明,改进的SPH方法能够精细地描述液滴冲击固体表面所产生的铺展和飞溅等动力学特性,得到了稳定精确的结果,数值模拟结果与实验观察结果吻合较好.