發(fā)布時(shí)間：2018-06-07 19:01

  本文選題：光滑粒子動力學(xué)(SPH) + 無核梯度(KGF)��； 參考：《北京理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法是一種無網(wǎng)格數(shù)值方法,其突破了傳統(tǒng)數(shù)值方法對網(wǎng)格的依賴性,已廣泛的應(yīng)用于計(jì)算流體領(lǐng)域。而傳統(tǒng)的SPH方法不利于核函數(shù)的選取,計(jì)算過程中粒子分布不均勻,沒有合理的遠(yuǎn)場邊界條件處理方法,不能很好的模擬外部繞流等方面的問題。本文針對傳統(tǒng)SPH方法的缺點(diǎn),提出了一種無核梯度的SPH方法(KGF-SPH方法)及一種迭代粒子均勻化方法,不僅數(shù)值模擬的精度更高而且穩(wěn)定性更好;提出了一種混合邊界特征邊界條件處理方法,解決了SPH方法模擬外部繞流問題時(shí)的遠(yuǎn)場邊界條件問題。論文首先在對比分析傳統(tǒng)SPH方法和FPM(finite particle method)方法的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種無核梯度(Kernel Gradient Free)的SPH方法(KGF-SPH),并通過一維問題對KGF-SPH方法的精度和穩(wěn)定性進(jìn)行了測試。使用KGF-SPH方法對二維不可壓流體動力學(xué)方程進(jìn)行離散,對兩種密度修正函數(shù)和映射點(diǎn)方法進(jìn)行了描述,并通過對庫葉特流動進(jìn)行模擬驗(yàn)證KGF-SPH和相關(guān)數(shù)值方法。結(jié)果表明KGF-SPH方法比傳統(tǒng)的SPH方法精度更高,比FPM方法的穩(wěn)定性更好,能夠?qū)烊~特流動進(jìn)行較準(zhǔn)確的數(shù)值模擬。其次,針對拉格朗日型SPH模擬過程中,因粒子運(yùn)動引起的粒子分布不均勻,導(dǎo)致計(jì)算精度和穩(wěn)定性降低的問題,本文提出了迭代粒子均勻化方法,并將其用于KGFSPH方法中,通過腔內(nèi)剪切流驗(yàn)證迭代粒子均勻化方法在數(shù)值模擬中的效能。結(jié)果表明,迭代粒子均勻化方法雖然增加了計(jì)算量,但是可非常有效的保證拉格朗日型SPH模擬過程中粒子的均勻度,提高了數(shù)值模擬計(jì)算的穩(wěn)定性和精度。再次,針對目前SPH模擬外流問題時(shí)沒有合理的邊界條件處理方法的問題,本文基于Giles和Thompson的特征邊界條件,提出了一種適用于SPH數(shù)值模擬外流問題的混合特征邊界條件,通過一維和二維不可壓流管擾動問題對該特征邊界條件進(jìn)行了測試。數(shù)值結(jié)果表明,混合特征邊界有效的抑制了各個方向的反射波,而且不存在數(shù)值不穩(wěn)定問題。最后,通過圓柱和翼型繞流問題的模擬計(jì)算,對本文發(fā)展的KGF-SPH方法、迭代粒子均勻化方法以及特征邊界條件處理方法等數(shù)值方法進(jìn)行了驗(yàn)證。在模擬圓柱和翼型繞流時(shí),本文采用改進(jìn)的SPH前處理方法布置初始時(shí)刻的粒子分布。結(jié)果表明:本文提出的KGF-SPH方法可模擬外流繞流問題,且能得到較為準(zhǔn)確的數(shù)值結(jié)果;迭代粒子均勻化方法能保證外流繞流計(jì)算過程中粒子分布的均勻度和計(jì)算精度;混合特征遠(yuǎn)場邊界條件不僅有很好的數(shù)值穩(wěn)定性,而且能有效的抑制遠(yuǎn)場邊界的反射波對繞流體的干擾。
[Abstract]:The SPH method is a kind of non - grid numerical method , which breaks through the dependence of traditional numerical method on grid . It has been widely used in computational fluid field . The far - field boundary condition of the mixed feature not only has good numerical stability , but also can effectively suppress the interference of the reflected wave on the far - field boundary .
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O241.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1992419