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

【摘要】：SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法是一種無網格數值方法,其突破了傳統(tǒng)數值方法對網格的依賴性,已廣泛的應用于計算流體領域。而傳統(tǒng)的SPH方法不利于核函數的選取,計算過程中粒子分布不均勻,沒有合理的遠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,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的遠場邊界條件問題。論文首先在對比分析傳統(tǒng)SPH方法和FPM(finite particle method)方法的特點的基礎上,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)定性進行了測試。使用KGF-SPH方法對二維不可壓流體動力學方程進行離散,對兩種密度修正函數和映射點方法進行了描述,并通過對庫葉特流動進行模擬驗證KGF-SPH和相關數值方法。結果表明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,能夠對庫葉特流動進行較準確的數值模擬。其次,針對拉格朗日型SPH模擬過程中,因粒子運動引起的粒子分布不均勻,導致計算精度和穩(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,通過腔內剪切流驗證迭代粒子均勻化方法在數值模擬中的效能。結果表明,迭代粒子均勻化方法雖然增加了計算量,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,提高了數值模擬計算的穩(wěn)定性和精度。再次,針對目前SPH模擬外流問題時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行了測試。數值結果表明,混合特征邊界有效的抑制了各個方向的反射波,而且不存在數值不穩(wěn)定問題。最后,通過圓柱和翼型繞流問題的模擬計算,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值方法進行了驗證。在模擬圓柱和翼型繞流時,本文采用改進的SPH前處理方法布置初始時刻的粒子分布。結果表明:本文提出的KGF-SPH方法可模擬外流繞流問題,且能得到較為準確的數值結果;迭代粒子均勻化方法能保證外流繞流計算過程中粒子分布的均勻度和計算精度;混合特征遠場邊界條件不僅有很好的數值穩(wěn)定性,而且能有效的抑制遠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 .
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O241.8

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 蔣濤;任金蓮;徐磊;陸林廣;;非等溫非牛頓黏性流體流動問題的修正光滑粒子動力學方法模擬[J];物理學報;2014年21期

2 雷娟棉;楊浩;黃燦;;基于弱可壓與不可壓光滑粒子動力學方法的封閉方腔自然對流數值模擬及算法對比[J];物理學報;2014年22期

3 雷娟棉;黃燦;;一種改進的光滑粒子流體動力學前處理方法[J];物理學報;2014年14期

4 Ya-Wei Han;Hong-Fu Qiang;Hu Liu;Wei-Ran Gao;;An enhanced treatment of boundary conditions in implicit smoothed particle hydrodynamics[J];Acta Mechanica Sinica;2014年01期

5 HAN YaWei;QIANG HongFu;HUANG QuanZhang;ZHAO JiuLing;;Improved Implicit SPH Method for simulating free surface flows of power law fluids[J];Science China(Technological Sciences);2013年10期

6 韓亞偉;強洪夫;趙玖玲;高巍然;;光滑粒子流體動力學方法固壁處理的一種新型排斥力模型[J];物理學報;2013年04期

7 ;A new scheme for identifying free surface particles in improved SPH[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2012年08期

8 ;On the treatment of solid boundary in smoothed particle hydrodynamics[J];Science China(Technological Sciences);2012年01期

9 劉謀斌;常建忠;;光滑粒子動力學方法中粒子分布與數值穩(wěn)定性分析[J];物理學報;2010年06期

10 ;WATER ENTRY OF A WEDGE BASED ON SPH MODEL WITH AN IMPROVED BOUNDARY TREATMENT[J];Journal of Hydrodynamics;2009年06期

，

本文編號：1992419