本文關(guān)鍵詞：基于MPS方法的直流撞擊式噴嘴霧化模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：霧化是指液體射流或液膜破碎成液滴的物理現(xiàn)象,它是眾多自然現(xiàn)象和工程應(yīng)用中的共性基礎(chǔ)科學(xué)問題,高速氣流環(huán)境下的射流霧化現(xiàn)象復(fù)雜,其研究涉及到空氣動力學(xué)、多相流、湍流、傳熱傳質(zhì)等多個領(lǐng)域。霧化現(xiàn)象的研究手段嚴重不足是霧化研究的主要障礙之一。目前理論研究無法完全滿足工程設(shè)計與分析的要求,大量的研究工作依賴于實驗。但試驗方法對試驗設(shè)備和試驗技術(shù)水平要求很高,試驗費用也比較昂貴。當前流行的商業(yè)計算力學(xué)軟件采用成熟的多相數(shù)值模擬方法,其模擬準確度極大依賴于建立在霧化機理理解之上的霧化模型,無法加深對霧化機理的認識。本文開發(fā)了基于移動粒子半隱式法(MPS)的程序,程序采用了基于自由表面能的表面張力模型和新的自由表面處理方法。將程序用于直流撞擊式噴嘴霧化模擬,得到了較好的模擬結(jié)果,分析了表面張力模型及粒子數(shù)目對模擬結(jié)果的影響,比較了不同流動參數(shù)下霧化的模擬與實驗結(jié)果。分析得出表面張力對結(jié)果的影響較大,計算中不可忽略。粒子數(shù)目對結(jié)果也有較大影響,計算前需要驗證粒子無關(guān)性。通過對比不同霧化模態(tài)下實驗與模擬結(jié)果可看出本文開發(fā)的程序成功模擬出了不同的霧化模態(tài),捕捉到了液柱、液膜、液絲、液滴等多尺度結(jié)構(gòu),得出開發(fā)的基于MPS方法的程序適合于直流撞擊式噴嘴霧化模擬的結(jié)論。由于粒子方法的計算量較大,本文還開展了串行程序的并行化工作。MPS方法中計算量大的兩個部分,即鄰域粒子搜索和線性方程組的求解。目前已經(jīng)在CUDA平臺上成功實現(xiàn)了鄰域粒子搜索算法的并行,并取得了較好的加速效果。
【關(guān)鍵詞】：霧化 直流撞擊式噴嘴 MPS CUDA
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O35
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 霧化研究背景及意義10-15
• 1.2 霧化研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第2章 MPS方法19-38
• 2.1 引言19-20
• 2.2 控制方程20
• 2.3 粒子相互作用模型20-24
• 2.3.1 核函數(shù)20-21
• 2.3.2 粒子數(shù)值密度21-24
• 2.4 壓力泊松方程的推導(dǎo)24-25
• 2.5 邊界處理25-28
• 2.5.1 無滑移邊界25-26
• 2.5.2 周期性邊界26-28
• 2.6 表面張力模型28-30
• 2.7 鄰域粒子搜索算法30-31
• 2.8 線性方程組求解31-32
• 2.9 有限體積法32-34
• 2.10 計算流程34-35
• 2.11 方法驗證35-37
• 2.12 本章小結(jié)37-38
• 第3章 直流撞擊式噴嘴霧化模擬38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 典型霧化現(xiàn)象的模擬38-40
• 3.3 表面張力模型的影響40-42
• 3.4 粒子數(shù)的影響42-44
• 3.5 不同霧化模態(tài)下模擬結(jié)果44-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第4章 MPS方法的GPU加速50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 通用GPU計算及CUDA50-52
• 4.3 鄰域粒子搜索算法的GPU加速52-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 結(jié)論與展望58-60
• 5.1 結(jié)論58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻60-63
• 作者簡歷63-64
• 附錄一64-70
• 附錄二70-73

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  本文關(guān)鍵詞：基于MPS方法的直流撞擊式噴嘴霧化模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：369665