三维高黏非牛顿流体自由表面流动的光滑粒子流体动力学方法研究

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作者 徐杨 孙鹏楠 +1 位作者 黄晓婷 张翔 《力学学报》 北大核心 2025年第10期2332-2347,共16页

工业应用中广泛存在高黏性非牛顿流体自由表面流动问题,其复杂的流变特性与自由表面演化给数值模拟带来了重大挑战.光滑粒子流体动力学(smoothedparticlehydrodynamics,SPH)方法作为典型的无网格计算方法,在处理自由表面流动方面展现出... 工业应用中广泛存在高黏性非牛顿流体自由表面流动问题,其复杂的流变特性与自由表面演化给数值模拟带来了重大挑战.光滑粒子流体动力学(smoothedparticlehydrodynamics,SPH)方法作为典型的无网格计算方法,在处理自由表面流动方面展现出独特优势.然而,SPH中物理黏性项的数值精度易受离散格式和粒子分布的影响,在高黏性流动场景下误差尤为显著.同时高黏性引发的严格时间步长约束还导致计算效率急速下降.针对上述问题,本文基于非牛顿Cross模型表征流体黏性行为,结合一种稳健的粒子位移修正技术及自由面修正方法以提高粒子分布均匀性,并分别基于两种典型黏性形式(MGF和MEA)构建了显式黏性和隐式黏性SPH数值模型.其中,显式黏性SPH模型适用于处理中低黏度非牛顿流体自由表面流动,隐式黏性SPH模型则针对高黏性流动场景设计,可在严格时间步长约束下显著提升计算效率与稳定性.通过液滴撞击、射流冲击及射流屈曲等典型高剪切流动算例进行了系统验证.结果表明,MGF黏性在显式与隐式黏性SPH模型中均能保持良好的稳定性和物理一致性,适用于高黏高剪切流动的高保真模拟.高黏条件下隐式求解策略显著提升了计算效率,为复杂工况下高效、稳定、物理保真的非牛顿流动模拟提供了有效数值途径. 展开更多

关键词 高黏自由表面流动 非牛顿流体 光滑粒子流体动力学方法 隐式黏性

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液体火箭多级活塞筒偏心弹射动力学研究

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作者 宋士泽 姜毅 +1 位作者 赵远扬 沈博晗 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第2期167-175,共9页

液体推进剂晃动会改变火箭质心并对贮箱产生动态载荷,不利于发射稳定性和安全性。针对液体火箭多级活塞筒偏心弹射过程中的姿态偏移与液体晃动耦合问题,运用有限元-光滑粒子流体动力学方法(FEM-SPH),建立了液体火箭及其发射系统流固耦... 液体推进剂晃动会改变火箭质心并对贮箱产生动态载荷,不利于发射稳定性和安全性。针对液体火箭多级活塞筒偏心弹射过程中的姿态偏移与液体晃动耦合问题,运用有限元-光滑粒子流体动力学方法(FEM-SPH),建立了液体火箭及其发射系统流固耦合模型,模拟分析了液体火箭多级活塞筒偏心弹射全过程,探究了液体火箭适配器数量及空间分布对火箭初始扰动、火箭贮箱受力及适配器自身受力特性的影响。结果表明:液体火箭偏心弹射诱使火箭偏航角偏移,弹射过程火箭氧化剂贮箱所受的侧向晃动载荷高于同级燃料贮箱,位于火箭上部的第一道适配器受力变化更显著。适配器上疏下密分布时火箭偏航角和适配器受力变化最大,适配器上密下疏分布时各贮箱受到晃动力峰值最大。适配器由四道增至六道可使火箭弹射偏航角减小26.9%,各贮箱所受侧向晃动力峰值平均降低24.1%,第一道适配器受力变化量减小34.6%。 展开更多

关键词 液体火箭 多级活塞筒弹射 光滑粒子流体动力学方法 适配器分布

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基于光滑粒子流体动力学方法的表中孔泄流模拟 被引量：6

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作者 张建伟 主攀 +2 位作者 陈海舟 曹克磊 杜宇 《水电能源科学》 北大核心 2022年第3期136-139,127,共5页

针对表中孔泄流问题,基于光滑粒子流体动力学方法,建立了表中孔泄流冲击水垫塘模型。采用人工粘度、密度近似、镜像虚粒子控制等技术,模拟了双孔同时泄流在空中交汇碰撞、冲击下游水垫塘后产生水舌漩涡、再入水过程,同时验证了溃坝模型... 针对表中孔泄流问题,基于光滑粒子流体动力学方法,建立了表中孔泄流冲击水垫塘模型。采用人工粘度、密度近似、镜像虚粒子控制等技术,模拟了双孔同时泄流在空中交汇碰撞、冲击下游水垫塘后产生水舌漩涡、再入水过程,同时验证了溃坝模型验证方法的合理性。结果表明,开始泄流时中孔压强为13.60 kPa,中孔水流冲击下游水垫塘时最大速度为4.57 m/s,数值模型可准确模拟出表中孔泄流过程,说明基于光滑粒子流体动力学方法的数值模拟可准确处理流体大变形问题,可为表中孔泄流分析和坝身优化设计提供参考。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法 表中孔泄流 水垫塘 消能

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光滑粒子流体动力学方法在饱和边坡地震滑移大变形中的适用性研究 被引量：3

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作者 黄帅 刘传正 GODA Katsuichiro 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期336-344,F0003,共10页

地震作用下饱和边坡破坏会产生滑移大变形行为,一般难以采用有限元等网格方法进行分析,而光滑粒子流体动力学方法可以轻松处理大变形问题。基于此,通过在光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)中加入瑞利衰减阻尼,基于有效应力本构模型改进了... 地震作用下饱和边坡破坏会产生滑移大变形行为,一般难以采用有限元等网格方法进行分析,而光滑粒子流体动力学方法可以轻松处理大变形问题。基于此,通过在光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)中加入瑞利衰减阻尼,基于有效应力本构模型改进了SPH方法的运动方程,建立了用于饱和边坡地震滑移大变形的数值计算方法;之后与饱和土样的空心圆柱扭剪试验获取的有效应力路径和剪应力-应变滞回曲线进行了对比,取得了较为一致的结果,验证了本改进方法的可行性。最后采用建立的数值计算方法,分析了不同SPH粒子密度下饱和边坡的地震滑移行为并与Newmark方法进行了对比。研究发现,改进的SPH方法确定的饱和边坡地震滑移临界面形状与Newmark方法对数螺旋滑移面形状吻合较好;因此改进的SPH方法能较好的再现饱和边坡地震作用下的滑移大变形过程,但该方法中边坡地震滑移大变形分析结果受设置的粒子密度影响。 展开更多

关键词 地震作用 滑移大变形 光滑粒子流体动力学方法 Newmark方法 临界滑移面

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光滑粒子流体动力学方法在拱坝中孔泄流冲击水垫塘模拟中的应用 被引量：1

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作者 张建伟 主攀 +1 位作者 陈海舟 杜宇 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2022年第1期61-68,共8页

为验证光滑粒子流体动力学方法的计算程序对自由表面大变形问题的模拟结果是否准确,基于光滑粒子流体动力学方法,建立溃坝模型,通过与物理模型试验结果对比,两者自由液面相似度为91.7%,内部压强分布合理,说明该程序能相对准确模拟流体... 为验证光滑粒子流体动力学方法的计算程序对自由表面大变形问题的模拟结果是否准确,基于光滑粒子流体动力学方法,建立溃坝模型,通过与物理模型试验结果对比,两者自由液面相似度为91.7%,内部压强分布合理,说明该程序能相对准确模拟流体大变形问题。在此基础上,建立了拱坝泄流模型,模拟了中孔泄流冲击水垫塘过程,结果显示:下泄水流流动连续,未见明显非物理振荡现象;开始泄流时中孔压强为14 kPa;中孔水流冲击下游水垫塘时最大流速为5.1 m/s。数值模型能相对准确地模拟出拱坝中孔泄流过程,未来有望应用于中孔泄流分析及坝身优化设计中。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法 中孔泄流 水垫塘 过程仿真

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基于离散元与光滑粒子流体力学耦合的高浓度尾砂浓密过程仿真 被引量：3

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作者 熊有为 刘福春 +2 位作者 陈伟 刘恩彦 雷显权 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第11期19-24,共6页

为实现对高浓度尾砂浓密过程的动态可视化观测和定量化表征,弥补常规物理相似模拟和数值模拟方法适用性较差的不足,提出了一种基于离散元(DEM)和光滑粒子流体动力学(SPH)耦合的高浓度尾砂浓密仿真方法,并采用该方法对某矿全尾砂浓密工... 为实现对高浓度尾砂浓密过程的动态可视化观测和定量化表征,弥补常规物理相似模拟和数值模拟方法适用性较差的不足,提出了一种基于离散元(DEM)和光滑粒子流体动力学(SPH)耦合的高浓度尾砂浓密仿真方法,并采用该方法对某矿全尾砂浓密工艺进行了模拟仿真。通过建立与工业机结构一致的全尺寸深锥浓密机模型,基于物理试验标定固液两相流体仿真参数,以浓密机底流浓度作为主要评价指标,将仿真结果与现场生产情况进行对比,结果显示二者误差极小,验证了仿真模型的准确性和可靠性,为矿山充填浓密工艺研究与优化设计提供了一种新方法。 展开更多

关键词 膏体充填 尾砂浓密 数值仿真 离散元方法 光滑粒子流体动力学方法 DEM-SPH耦合

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基于改进SPH的水面溢油快速模拟方法

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作者 常维纯 古小龙 +2 位作者 于露 熊至宜 李春漫 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第28期11988-11996,共9页

水面溢油事故对水环境及生态系统造成严重威胁,快速准确地模拟溢油迁移扩散路径对溢油应急响应具有重要意义。提出一种基于背景流场与光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法耦合的泄漏油品迁移扩散路径快速预测... 水面溢油事故对水环境及生态系统造成严重威胁,快速准确地模拟溢油迁移扩散路径对溢油应急响应具有重要意义。提出一种基于背景流场与光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法耦合的泄漏油品迁移扩散路径快速预测方法,模拟不同流速条件下油膜的迁移扩散行为。实验通过设置多种流速条件对油膜的迁移扩散过程进行观察记录,并将实验数据与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:随着油膜迁移距离的增加,所提方法能够较为准确地再现油膜的迁移路径、形态演变,模拟结果与实验数据误差较小;随着流速增加,油膜在迁移过程中由圆形逐渐转变为椭圆形并沿流动方向拉长,呈现出显著的方向性。所提出的溢油预测方法具有较高的适用性和可靠性,能快速地得到大尺度复杂水体环境下的溢油迁移路径,为迅速准确地制定油品拦截与污染控制方案提供参考。 展开更多

关键词 水面溢油 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 数值模拟 油膜扩散

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流体动画模拟的一种新方法

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作者 李付鹏 汪继文 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第12期162-164,共3页

近年来基于物理的流体模拟成为计算机动画领域中的一个极具有挑战性的问题,针对有限差分方法和有限元方法对流体动画模拟的局限性,利用光滑流体动力学方法实现了流体的动画模拟,该方法不依赖网格,适合于计算具有极大变形的流体计算,溃... 近年来基于物理的流体模拟成为计算机动画领域中的一个极具有挑战性的问题,针对有限差分方法和有限元方法对流体动画模拟的局限性,利用光滑流体动力学方法实现了流体的动画模拟,该方法不依赖网格,适合于计算具有极大变形的流体计算,溃坝坍塌现象的模拟实验表明:方法既能模拟流体的整体演进特征,又能表现流体飞溅、破碎的现象,能够真实有效地模拟水流运动情况。 展开更多

关键词 光滑流体动力学方法 N-S方程 人工粘性 核函数

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一种基于DirectCompute加速的实时流体仿真框架 被引量：1

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作者 刘璐 刘箴 +3 位作者 何高奇 陈田 刘婷婷 刘翠娟 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2467-2475,共9页

针对流体仿真中流体粒子规模增大导致的仿真效率较低和较复杂固液边界处理耗时较长的问题,提出了一种基于DirectCompute加速的实时流体仿真框架,仿真中采用一种基于网格的局部碰撞检测方法来加快搜索固流边界,使用DirectCompute技术将... 针对流体仿真中流体粒子规模增大导致的仿真效率较低和较复杂固液边界处理耗时较长的问题,提出了一种基于DirectCompute加速的实时流体仿真框架,仿真中采用一种基于网格的局部碰撞检测方法来加快搜索固流边界,使用DirectCompute技术将流体计算、碰撞检测和流体表面重构部分放入GPU(Graphics Processing Unit)中并行计算来加速SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)流体仿真,并利用其特性优化了SPH流体仿真的存储结构,节省了存储空间。实验结果证明,该框架有效提高了带有较复杂静态场景的流体仿真速度,并能展现出流体水花细节。 展开更多

关键词 流体仿真 光滑流体动力学方法 碰撞检测 GPU加速

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SPH方法中常数一致性核函数的建立及公式化 被引量：3

10

作者 徐绯 郑茂军 菊池正纪 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期48-53,共6页

施加边界条件的不足是SPH方法的一个棘手问题,因为在结构边界外没有颗粒的存在,使得在边界处核函数的单位特性不能得到满足。施加"伪"颗粒是目前通用的一种方法,但是对于不规则结构和复杂几何边界,确定这些"伪"颗... 施加边界条件的不足是SPH方法的一个棘手问题,因为在结构边界外没有颗粒的存在,使得在边界处核函数的单位特性不能得到满足。施加"伪"颗粒是目前通用的一种方法,但是对于不规则结构和复杂几何边界,确定这些"伪"颗粒非常困难。本文讨论通过使用满足常数一致性的核函数来改善边界的不足。文章首先通过三种方法推导了满足常数一致性条件的核函数及其函数梯度的表达式,发现了两个不同分母式的表达,分析了满足常数一致性的修正核函数的数学特性。开展了二维和三维的算例比较,结果发现使用修正的核函数对边界条件有明显改善,对计算精度和稳定性也有显著提高。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法(SPH) 核函数 常数一致性 常数完备性 公式化

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一种可考虑界面不连续的改进SPH方法 被引量：2

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作者 赵燕 徐绯 李玉龙 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期928-934,共7页

SPH方法模拟工程问题时通常遇到不连续的物理量,因此有必要引入不连续的SPH方法。本文基于Taylor展开公式推导了2D和3D的不连续SPH公式。针对越过材料界面不连续物理量的计算,给出了大变形计算中确定不连续位置的方法;基于Taylor展开公... SPH方法模拟工程问题时通常遇到不连续的物理量,因此有必要引入不连续的SPH方法。本文基于Taylor展开公式推导了2D和3D的不连续SPH公式。针对越过材料界面不连续物理量的计算,给出了大变形计算中确定不连续位置的方法;基于Taylor展开公式,从理论上给出了确定不连续公式中xk点的方法,并用数值方法验证了此方法的有效性。比较和讨论了初始SPH方法,CSPM方法与不连续SPH方法处理不连续量的效果。结果显示不连续SPH方法在计算不连续量时有较大的优势。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法(SPH) 不连续SPH公式 大变形 不连续界面 材料界面

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基于无滑移边界条件的SPH方法研究 被引量：3

12

作者 强洪夫 刘开 陈福振 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第11期4127-4130,共4页

在回顾了SPH无滑移边界条件施加方法的基础上,针对Ellero等人提出的无滑移边界处理方法,结合两次导数求解粘性项,分析了利用该方法求解Poiseuille流模型时遇到的不稳定问题,包括数值误差引起的不稳定问题和边界粒子场变量更新方式引起... 在回顾了SPH无滑移边界条件施加方法的基础上,针对Ellero等人提出的无滑移边界处理方法,结合两次导数求解粘性项,分析了利用该方法求解Poiseuille流模型时遇到的不稳定问题,包括数值误差引起的不稳定问题和边界粒子场变量更新方式引起的不稳定问题,提出了相应的解决方案并对其方法进行了一定的改进,获得了更加精确的计算结果。最后尝试了一种与改进边界处理方法等效的方法,并利用Poiseuille流模型进行了验证。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法(SPH) 无滑移边界条件 不稳定性 数值误差 等效方法

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不同质量粒子分布SPH方法及其应用 被引量：2

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作者 艾孜海尔.哈力克 热合买提江.依明 +1 位作者 开依沙尔.热合曼 买买提明.艾尼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第22期62-67,共6页

光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种新发展起来的纯拉格朗日数值方法,其最大的优点是不需要对自由表面进行特殊处理,有利于模拟飞溅、破碎等高度非线性流。SPH方法的一个缺点是计算的时间复杂性高,因为需要大量粒子详细定义流体,使之计... 光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种新发展起来的纯拉格朗日数值方法,其最大的优点是不需要对自由表面进行特殊处理,有利于模拟飞溅、破碎等高度非线性流。SPH方法的一个缺点是计算的时间复杂性高,因为需要大量粒子详细定义流体,使之计算时间相应增加。在核半径保持不变的情况下为了提高计算效率和精度提出不同质量粒子分布的方法,即在关键计算区域分布较小质量粒子,而在其它区域分布较大质量粒子。首先通过静水数值模拟,初步验证了此方法的有效性。之后,对半浸泡振荡圆筒所产生的小振幅水波进行了数值模拟。将数值模拟结果与已有的实验结果进行了对比分析。分析结果表明此方法能够明显提高计算精度的同时可以节省大量计算时间。 展开更多

关键词 光滑流体动力学方法 波浪 振荡圆筒 不同质量粒子 流体与结构物相互作用

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改进的流体模拟固体边界处理算法 被引量：2

14

作者 朱晓临 殷竞存 汪欢欢 《图学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期263-268,共6页

流体模拟是计算机图形学的一个重要研究分支,流体的固体边界处理一直是流体模拟的研究重点,光滑粒子流体动力学(SPH)方法中的镜像粒子法是处理固体边界的一个重要方法。镜像粒子法通过靠近边界的流体粒子在边界外动态生成对应的镜像粒... 流体模拟是计算机图形学的一个重要研究分支,流体的固体边界处理一直是流体模拟的研究重点,光滑粒子流体动力学(SPH)方法中的镜像粒子法是处理固体边界的一个重要方法。镜像粒子法通过靠近边界的流体粒子在边界外动态生成对应的镜像粒子来处理固体边界问题,但随着边界复杂程度的提高,传统的镜像粒子法生成镜像粒子的复杂度也随之提高,模拟效率随之降低。为此,文章对镜像粒子法进行改进,提出一种新的镜像粒子场量求值方法,有效地降低了复杂边界情况下生成镜像粒子的复杂度,且使靠近边界的流体粒子场量更加均匀。仿真实验结果表明,随着流体模拟粒子数的增加以及边界复杂程度的提高,该方法比传统镜像粒子法效率高的优势也更加明显。 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法 流体模拟 固体边界处理 镜像粒子法 复杂场景

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三维阶梯海床上系泊浮体运动响应及所受系泊力的数值研究

15

作者 张龙飞 廖斌 +1 位作者 姚乐 陈善群 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期162-175,共14页

采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法结合MoorDyn动态系泊缆绳数值模型建立了研究波浪驱动下三维阶梯海床上系泊浮体运动响应及所受系泊力的计算模型。通过试验数据验证对比其适用性与精确度的基础上,系... 采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法结合MoorDyn动态系泊缆绳数值模型建立了研究波浪驱动下三维阶梯海床上系泊浮体运动响应及所受系泊力的计算模型。通过试验数据验证对比其适用性与精确度的基础上,系统研究了Keulegan-Carpenter数(KC数)、周期T、浮体之间间距d以及海床阶梯高度h对阶梯海床上游及下游系泊浮体(系泊浮体Ⅰ和Ⅱ)运动响应及所受系泊力的影响规律。结果表明:KC数对系泊浮体Ⅰ和Ⅱ的运动响应及所受系泊力均有一定的激励作用;随着T的增大,系泊浮体Ⅰ和Ⅱ运动响应相位均发生明显偏移,两浮体所受系泊力幅值有一定增大趋势;d对系泊浮体Ⅰ和Ⅱ运动响应的影响较小,不同d条件下两浮体所受系泊力幅值对应的相位出现明显偏移;随着h的增大,系泊浮体Ⅰ的运动响应有一定程度的减弱而系泊浮体Ⅱ的运动响应有一定程度的增强,两系泊浮体所受系泊力幅值呈现类似的趋势;去除系泊浮体Ⅰ后,系泊浮体Ⅱ运动响应有一定程度的增加。 展开更多

关键词 系泊浮体 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 MoorDyn数值模型 运动响应 系泊力

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爆炸复合边界效应SPH方法的数值模拟（英文） 被引量：4

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作者 缪广红 李亮 +6 位作者 江向阳 刘文震 程扬帆 汪泉 余勇 马宏昊 沈兆武 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期762-766,共5页

利用LS-DYNA软件采用无网格的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对爆炸复合的边界效应进行了二维数值模拟研究。结果表明,金属射流现象和边界效应与爆炸复合生产实践一致。爆炸复合边界效应产生原因并非是由于边界的冲击能量过剩而造成基复... 利用LS-DYNA软件采用无网格的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对爆炸复合的边界效应进行了二维数值模拟研究。结果表明,金属射流现象和边界效应与爆炸复合生产实践一致。爆炸复合边界效应产生原因并非是由于边界的冲击能量过剩而造成基复板碰撞时边界处的打伤打裂,在基复板碰撞之前,断裂已经产生,认为爆炸复合边界效应的产生是由于稀疏波对边界处爆轰产物的影响,导致复板边界处与内部存在速度差,从而使复板边界处的碰撞角变大,在爆轰产物压力的作用下发生断裂。此外,采用蜂窝结构炸药及双面爆炸复合方法可以使得边界效应得到有效控制。 展开更多

关键词 爆炸复合 边界效应 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 数值模拟

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应用FPM方法模拟封闭方腔自然对流 被引量：1

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作者 雷娟棉 彭雪莹 +1 位作者 黄灿 杨浩 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期771-776,共6页

为验证有限粒子方法(FPM)能否很好地模拟自然对流问题,采用FPM方法对封闭方腔自然对流问题进行了数值模拟.对FPM方法进行详细描述,并利用FPM方法对拉格朗日型的N-S方程进行离散,基于离散后的方程对瑞利数Ra分别为104,105,106的封闭方腔... 为验证有限粒子方法(FPM)能否很好地模拟自然对流问题,采用FPM方法对封闭方腔自然对流问题进行了数值模拟.对FPM方法进行详细描述,并利用FPM方法对拉格朗日型的N-S方程进行离散,基于离散后的方程对瑞利数Ra分别为104,105,106的封闭方腔自然对流问题进行数值模拟,给出了不同瑞利数条件下的速度和温度云图以及中心线上量纲一的速度和温度分布曲线.结果表明,FPM方法能够获得较准确的温度分布规律,当瑞利数较低时也能获得较准确的速度分布规律,但随着瑞利数的增大,速度场的模拟结果精度和稳定性变差,因此为了获得更准确和光滑的速度分布场,需要对FPM方法做进一步的改进. 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学方法 自然对流 有限粒子法

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降落伞稳降阶段的SPH方法数值模拟 被引量：1

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作者 姚向茹 余莉 吴琼 《航天返回与遥感》 北大核心 2016年第3期48-54,共7页

随着计算机技术的不断发展以及数值模拟技术的兴起,对降落伞力学特性的模拟日益精确。为了消除传统降落伞模拟中因网格大变形而产生负体积的影响,文章采用光滑粒子流体动力学方法,对选定降落伞模型开展了稳降阶段的流固耦合数值模拟,计... 随着计算机技术的不断发展以及数值模拟技术的兴起,对降落伞力学特性的模拟日益精确。为了消除传统降落伞模拟中因网格大变形而产生负体积的影响,文章采用光滑粒子流体动力学方法,对选定降落伞模型开展了稳降阶段的流固耦合数值模拟,计算得到的气动力系数与风洞试验结果较为一致。研究了空气粒子密度对数值结果的影响,结果表明,粒子密度过少,降落伞结构单元难以和流场实现有效耦合,计算精度降低;但粒子密度超过一定值,不仅会增加计算消耗,也会增加舍入误差而影响计算精度,确定了最佳粒子数。在此基础上,模拟了不同初速度下降落伞的下降过程,获得了降落伞外形、投影直径、下降速度、降落伞气动力及伞衣摆角的动态变化情况。数值结果表明伞衣的呼吸频率、稳定后的平衡速度和气动力受速度影响较小,但速度增加,伞衣呼吸强度及摆角增加,且摆动角度的衰减性要低于投影直径的衰减能力。SPH模拟方法有效地回避了降落伞流固耦合的网格大变形问题,在柔性大变形流固耦合问题上有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 下降过程 流固耦合 光滑粒子流体动力学方法 降落伞

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基于SPH方法的单颗金刚石磨粒磨削光学玻璃数值仿真 被引量：4

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作者 杜振良 林建中 卞真玉 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第9期31-33,37,共4页

采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,将金刚石磨粒简化为带有尖端圆弧的圆锥,对单颗金刚石磨粒在不同切削速度下切削光学玻璃的过程进行了三维数值仿真。仿真结果表明使用SPH方法可以很好地模拟脆性材料被切削过程的本构行为。通过分析单... 采用光滑质点流体动力学(SPH)方法,将金刚石磨粒简化为带有尖端圆弧的圆锥,对单颗金刚石磨粒在不同切削速度下切削光学玻璃的过程进行了三维数值仿真。仿真结果表明使用SPH方法可以很好地模拟脆性材料被切削过程的本构行为。通过分析单层SPH粒子被磨粒切削的过程,还原了工件整体被磨削的宏观过程;通过分析切削速度对单颗磨粒切削形成沟槽的形状以及工件残余应力的影响,得出当切削深度一定时,提高的切削速度可获得更大的材料去除率以及更好的光学玻璃磨削表面的结论。 展开更多

关键词 光滑质点流体动力学方法 单颗磨粒 光学玻璃 数值仿真

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改进的CSF流体表面张力模型 被引量：4

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作者 汪欢欢 朱晓临 殷竞存 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第1期141-144,共4页

传统连续表面力(continuum surface force,CSF)模型模拟流体表面张力时,流体表面的粒子受到的表面张力都是法向力,很难保证流体表面的光滑性,从而使得表面张力模拟失真;此外,流体表面的粒子不足还导致流体表面密度计算精度降低,模拟稳... 传统连续表面力(continuum surface force,CSF)模型模拟流体表面张力时,流体表面的粒子受到的表面张力都是法向力,很难保证流体表面的光滑性,从而使得表面张力模拟失真;此外,流体表面的粒子不足还导致流体表面密度计算精度降低,模拟稳定性差。文章在CSF模型的基础上,对流体表面施加切向力,使得流体表面更加光滑;对边界粒子进行密度修正,提高了密度计算精度和模拟的稳定性。仿真实验结果表明,该方法模拟的流体表面张力效果更好。 展开更多

关键词 光滑质子流体动力学(SPH)方法 连续表面力(CSF)模型 表面张力 法向力 切向力 密度修正

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