基于移动粒子半隐式方法的非充满折流板双螺杆流道内混合

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作者 董沛洲 喻慧文 +2 位作者 谈灵操 徐百平 杨芳 《化工学报》 北大核心 2025年第1期198-207,共10页

为提升传统双螺杆的混合能力,提出一种新型折流板双螺杆,独特的折流板结构可作用于物料的混合,但非充满状态下的流动和混合特性尚不明确。采用移动粒子半隐式方法(MPS)求解了黏性流体非充满输送状态下的两相界面,基于自主研制的全程可... 为提升传统双螺杆的混合能力,提出一种新型折流板双螺杆,独特的折流板结构可作用于物料的混合,但非充满状态下的流动和混合特性尚不明确。采用移动粒子半隐式方法(MPS)求解了黏性流体非充满输送状态下的两相界面,基于自主研制的全程可视化折流板挤出装备进行非充满输送实验。求解了黏性流体在非充满状态下的速度和压力分布,结合自编程序计算了粒子欧氏距离及有限时间的Lyapunov指数,表征折流板双螺杆的分布混合。结果表明数值模拟自由界面与实验结果保持一致,验证了半隐式方法求解的有效性。粒子示踪结果显示传统双螺杆远离啮合区存在明显的粒子聚并区域及较小平均有限时间的Lyapunov指数。而相对传统双螺杆,折流板双螺杆内欧氏距离和有限时间的Lyapunov指数的平均值较大,分布混合能力优于传统双螺杆。 展开更多

关键词 折流板双螺杆 移动粒子半隐式方法 非牛顿流体 欧氏距离 混合 粒子图像测速

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黄河上游地区泥石流冲击刚性防护结构运动过程的移动粒子半隐式流固耦合模拟

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作者 王志刚 冯亚亚 +7 位作者 张长青 孙中科 徐扬 卢明辉 黄丽颖 马鑫弟 郑俊杰 刘冠男 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第4期618-633,共16页

黄河上游地区泥石流灾害具有高突发性和强破坏性,其细颗粒含量高、黏度大的特性使得传统数值方法难以准确模拟其冲击过程。基于移动粒子半隐式(MPS)方法与宾汉姆流变模型的耦合框架,构建了适用于泥石流-结构流固耦合模拟的高精度数值模... 黄河上游地区泥石流灾害具有高突发性和强破坏性,其细颗粒含量高、黏度大的特性使得传统数值方法难以准确模拟其冲击过程。基于移动粒子半隐式(MPS)方法与宾汉姆流变模型的耦合框架,构建了适用于泥石流-结构流固耦合模拟的高精度数值模型,并通过对比模型模拟结果与前人试验结果验证了该模型的准确性;针对黄河上游地区典型泥石流灾害场景,系统模拟了不同泥石流体积(10~30 m^(3))和边坡坡度(5°~15°)下泥石流对刚性防护结构冲击动力过程的影响。结果表明:(1)在边坡坡度为5°工况下,当泥石流体积为25 m^(3)时,泥石流冲击力峰值为287.80 kN;当泥石流体积为30 m^(3)时,泥石流冲击力第1个峰值陡增至681.71 kN,且第2个峰值(261.07 kN)仍具显著破坏性;当泥石流体积为15~30 m^(3)时,泥石流冲击力峰值与泥石流体积之间的关系呈现指数函数关系;根据这一关系,泥石流体积从20 m^(3)增长到25 m^(3)时,泥石流冲击力峰值增大幅度仅为52.4%,但是泥石流体积从25 m^(3)增长到30 m^(3)时,泥石流冲击力峰值增大幅度高达116.5%;泥石流冲击力峰值突变对应的泥石流体积阈值为27 m^(3)。(2)在泥石流体积为15 m^(3)工况下,当边坡坡度增大至15°时,泥石流冲击力时程曲线呈现显著双峰特征,峰值分别为442.54和398.29 kN(两者相差小于10%),导致刚性防护结构反复受力的风险增加。 展开更多

关键词 泥石流 刚性防护结构 移动粒子半隐式方法 宾汉姆流变模型 流固耦合 冲击荷载 黄河

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移动粒子半隐式方法用于熔池内流动与换热行为模拟的适用性研究

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作者 王子健 隋丹婷 +3 位作者 张珺 陆道纲 王莺旭 余金源 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1238,共13页

将堆芯熔融物滞留在压力容器内部是严重事故重要的缓解措施之一,但是保证该措施有效的前提是准确计算熔池内含有内热源的熔融物的分布和流动,并基于该结果评价压力容器结构的完整性。本文对传统的MPS方法进行改进,增加了粒子间的传热计... 将堆芯熔融物滞留在压力容器内部是严重事故重要的缓解措施之一,但是保证该措施有效的前提是准确计算熔池内含有内热源的熔融物的分布和流动,并基于该结果评价压力容器结构的完整性。本文对传统的MPS方法进行改进,增加了粒子间的传热计算部分,探究了定温壁面处粒子在权函数中的权重。基于方腔导热基准题和方腔对流换热基准题,验证了MPS对于导热现象的最大误差为1.5%,确定了定温壁面处粒子在权函数中的权重因子是流体域内部粒子的4倍。针对COPRA实验进行模拟,MPS计算平均误差为3%,验证了带内热源的熔池模型模拟结果的准确性。为MPS方法在反应堆熔池中与熔融物相关的流动及传热问题的数值模拟研究提供支持。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法 严重事故 自然对流

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自由表面流动的移动粒子半隐式模拟方法 被引量：20

4

作者 席光 项利峰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期249-252,288,共5页

引入可压缩因子,对移动粒子半隐式方法(MPS)进行了改进,解决了MPS方法在计算中容易出现的不稳定问题.使用改进后的方法对液柱倒塌算例进行了模拟计算,并将计算结果与实验及其他数值计算结果进行了比较.计算表明,引入可压缩因子大大提高... 引入可压缩因子,对移动粒子半隐式方法(MPS)进行了改进,解决了MPS方法在计算中容易出现的不稳定问题.使用改进后的方法对液柱倒塌算例进行了模拟计算,并将计算结果与实验及其他数值计算结果进行了比较.计算表明,引入可压缩因子大大提高了计算的稳定性,且方法简单易于实现,在液柱与挡板发生碰撞、流体发生大变形时依然能进行有效地模拟. 展开更多

关键词 自由表面流动 数值模拟 移动粒子半隐式方法 可压缩因子

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随机延迟微分方程半隐式Milstein数值方法的稳定性 被引量：8

5

作者 曹婉容 刘明珠 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期446-448,共3页

研究了带有延迟项的随机微分方程半隐式Milstein方法的稳定性.通过对数值方法应用到线性试验方程上得到的差分方程进行讨论,给出了半隐式Milstein方法MS-稳定及GMS-稳定的条件.并给出了一些数值算例.

关键词 随机延迟微分方程 半隐式Milstein方法 GMS-稳定 MS-稳定

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移动粒子半隐式方法的计算效率优化 被引量：3

6

作者 孙中国 梁杨杨 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1-6,共6页

针对无网格法计算效率普遍不高的局限性,以移动粒子半隐式(MPS)方法为例,将计算耗时较多的程序模块作为优化对象,以降低计算等级和减少计算次数为优化手段,从搜索算法、数学运算和计算实现形式3个主要方面进行了改进.提出了用低级运算... 针对无网格法计算效率普遍不高的局限性,以移动粒子半隐式(MPS)方法为例,将计算耗时较多的程序模块作为优化对象,以降低计算等级和减少计算次数为优化手段,从搜索算法、数学运算和计算实现形式3个主要方面进行了改进.提出了用低级运算来代替高级运算、用方位比较来代替距离比较的位置比较消冗法来优化搜索算法,消除了大部分无效计算,大大降低了计算的复杂程度和计算量,使得该方法的计算效率得到显著提高,增强了MPS方法的应用范围和工程时效性.该算法具有非常好的普适性,容易在类似算法中移植,还有随着计算规模的增大优化效果更加明显的特点.同时,发现多种优化方式的组合使用并非效果叠加,需考虑它们的兼容关系. 展开更多

关键词 无网格法 移动粒子半隐式方法 计算效率 搜索算法

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一种半隐式有限体积-有限元方法的稳定性 被引量：1

7

作者 汪继文 刘儒勋 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第6期641-648,共8页

研究非线性对流扩散问题的一种半隐式有限体积和有限元方法相结合的离散方法 。

关键词 对流扩散方程 有限体积方法 有限元方法 稳定性 数值解 半隐式FV-FM方法

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一种半隐式有限体积-有限元方法的收敛性 被引量：1

8

作者 汪继文 刘儒勋 《应用数学》 CSCD 北大核心 2001年第4期21-25,共5页

本文研究非线性对流扩散问题的一种半隐式有限体积和有限元方法相结合的数值方法 ,给出了数值解的收敛性及其证明 .

关键词 对流扩散方程 有限体积方法 有限元方法 收敛性 半隐式 非线性 初边值问题

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随机延迟微分方程半隐式Euler方法的T-稳定性

9

作者 孙洁 黄斌 王姗姗 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期181-183,共3页

研究了带有延迟项的随机微分方程Euler方法的T-稳定性.通过对带有特定驱动过程的半隐式Euler方法应用到线性试验方程上得到的差分方程进行讨论,给出了半隐式Euler方法的T-稳定性的条件.

关键词 随机延迟微分方程 半隐式EULER方法 T-稳定

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弱可压缩移动粒子半隐式方法对溃坝溢流问题的数值模拟 被引量：1

10

作者 王昊 蒋勤 张长宽 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第11期65-71,共7页

无网格粒子法(拉格朗日法)是计算流体力学领域最新一代的计算方法。由于不需要生成网格,无网格粒子法能够模拟任意形状的界面及其变形和碎裂,尤其适用于计算如溃坝溢流及波浪破碎等具有复杂自由表面运动的流体力学问题。其中,光滑粒子... 无网格粒子法(拉格朗日法)是计算流体力学领域最新一代的计算方法。由于不需要生成网格,无网格粒子法能够模拟任意形状的界面及其变形和碎裂,尤其适用于计算如溃坝溢流及波浪破碎等具有复杂自由表面运动的流体力学问题。其中,光滑粒子流体动力学方法(SPH)和移动粒子半隐式法(MPS)是无网格计算方法的典型代表。采用基于MPS法的修正弱可压缩移动粒子半隐式法(weakly compressible corrected moving particle semi-implicit method)构建了用于求解自由表面流问题的数值计算模型,并用于模拟干床面与湿床面上的溃坝溢流问题。计算结果与实验结果的对比分析表明,采用基于WCCMPS无网格法建立的数值计算模型对干、湿床面上溃坝溢流的溢流形态、水柱高度以及波前速度等均给出了良好的计算结果。 展开更多

关键词 无网格粒子法 弱可压缩移动粒子半隐式方法(WC-CMPS) 溃坝溢流 自由表面流 数值计算模型

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一种活动轮廓模型半隐式数值求解方法

11

作者 廖翠萃 李敏 +2 位作者 梁久祯 吴秦 许洁 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2016年第8期1862-1867,共6页

基于图像区域信息的Chan-Vese模型是经典的图像分割模型.该模型的主要求解过程是最小化能量泛函的过程,通常使用基本的显式欧拉数值求解方法进行求解.针对模型的数值求解优化问题,提出一种使用半隐式数值求解方法的改进ChanVese模型优... 基于图像区域信息的Chan-Vese模型是经典的图像分割模型.该模型的主要求解过程是最小化能量泛函的过程,通常使用基本的显式欧拉数值求解方法进行求解.针对模型的数值求解优化问题,提出一种使用半隐式数值求解方法的改进ChanVese模型优化求解模型.首先,简化Chan-Vese模型的能量泛函,并实现水平集函数的自动初始化,加快模型的迭代收敛速度.其次考虑图像的概率统计信息,得到基于概率密度信息的拟合项,增强模型的鲁棒性.最后,将改进半隐式数值求解方法通过与常用的数值求解方法进行对比实验分析.实验结果表明该方法在一定程度上提高了图像分割速度,并在不同的时间步长上更具稳定性. 展开更多

关键词 CHAN-VESE模型 水平集方法 半隐式数值求解 图像分割

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用移动粒子半隐式方法数值模拟Poiseuille流动问题

12

作者 兰小杰 赵伟文 万德成 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期177-182,共6页

[目的]Poiseuille流动问题广泛存在于工业生产中,而采用移动粒子半隐式(MPS)方法模拟Poiseuille流等壁面剪切流动其稳定性与可靠性还需要进一步予以验证。[方法]首先,在MPS方法求解器MLParticle-SJTU的基础上,建立恒流量入口边界条件和... [目的]Poiseuille流动问题广泛存在于工业生产中,而采用移动粒子半隐式(MPS)方法模拟Poiseuille流等壁面剪切流动其稳定性与可靠性还需要进一步予以验证。[方法]首先,在MPS方法求解器MLParticle-SJTU的基础上,建立恒流量入口边界条件和无滑移壁面边界条件;然后,在入口边界改变来流速度,对二维管道中不同雷诺数下的不可压缩牛顿流体Poiseuille流进行模拟研究;最后,将数值模拟结果与理论解析结果进行对比,验证数值模拟结果的准确性。[结果]模拟结果显示,流动充分发展后,Poiseuille流的速度剖面呈抛物线型,且在不同雷诺数下,数值模拟结果的速度峰值与理论解析解间的相对误差均在5%以内。[结论]所做研究说明在所提边界条件下,采用MPS方法模拟二维Poiseuille流是有效且可靠的。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法 Poiseuille流动 MLParticle-SJTU求解器 雷诺数

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基于移动粒子半隐式方法的油冷电驱系统润滑特性分析

13

作者 王鑫 王涛 赵晨 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2023年第10期51-57,共7页

为研究油冷电驱系统的润滑特性,分析了某油冷电驱系统的飞溅润滑特性和极端姿态下低速润滑不良现象,并针对强制润滑和油泵吸空现象进行了分析。结果表明:低速润滑不良、高速润滑良好是飞溅润滑的主要特性,随倾角增大,上坡工况流量逐渐下... 为研究油冷电驱系统的润滑特性,分析了某油冷电驱系统的飞溅润滑特性和极端姿态下低速润滑不良现象,并针对强制润滑和油泵吸空现象进行了分析。结果表明:低速润滑不良、高速润滑良好是飞溅润滑的主要特性,随倾角增大,上坡工况流量逐渐下降,下坡工况相反,左倾20°时无飞溅润滑效果并存在吸油口吸空现象,右倾20°时低速搅油效果差,左、右倾工况下飞溅润滑油量表现相反;强制润滑可综合考虑电机和减速器的流量需求和比例;油泵吸空将导致强制润滑失效,解决吸空问题需同时考虑效率的降低。 展开更多

关键词 油冷电驱系统 润滑特性 移动粒子半隐式方法 强制润滑 吸空特性

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不可压缩流动的移动粒子半隐式法数值模拟 被引量：4

14

作者 孙中国 席光 项利峰 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期440-442,共3页

介绍了一种新的移动粒子半隐式方法。该方法采用Lagrange描述,用一系列离散粒子代替流体,通过半隐式求解和时间推进法来进行计算,弥补了传统网格法对复杂形状、大变形、高速撞击等情况下网格划分和重构过于繁琐的缺点,在模拟不可压缩流... 介绍了一种新的移动粒子半隐式方法。该方法采用Lagrange描述,用一系列离散粒子代替流体,通过半隐式求解和时间推进法来进行计算,弥补了传统网格法对复杂形状、大变形、高速撞击等情况下网格划分和重构过于繁琐的缺点,在模拟不可压缩流动问题中得到了较好的效果。 展开更多

关键词 无网格法 移动粒子半隐式方法 数值模拟

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基于半隐式Euler法的带Poisson跳随机森林扩散系统数值解的收敛性

15

作者 吕淑婷 张启敏 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第5期150-155,共6页

采用半隐式Euler方法讨论带Poisson跳的随机森林扩散系统数值解的收敛性,给出数值解,并证明当满足一些比线性增长条件和全局Lipschitz条件弱的条件时,半隐式欧拉方法得到的数值解将均方收敛于方程的解析解.

关键词 森林发展系统 POISSON跳 扩散 半隐式EULER方法 收敛性

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一类具有分布式记忆的带跳随机延迟微分方程半隐式欧拉数值解的收敛性 被引量：2

16

作者 杜颖 梅长林 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期215-228,共14页

带泊松跳的随机延迟微分方程因其众多的应用背景而得到了广泛的关注,但目前的研究大多都假定其中的延迟项是离散的.考虑到连续延迟或称为分布式记忆延迟存在于许多实际问题中,本文将分布式记忆项引入到带跳的随机微分方程中,研究了一类... 带泊松跳的随机延迟微分方程因其众多的应用背景而得到了广泛的关注,但目前的研究大多都假定其中的延迟项是离散的.考虑到连续延迟或称为分布式记忆延迟存在于许多实际问题中,本文将分布式记忆项引入到带跳的随机微分方程中,研究了一类具有分布式记忆项与泊松跳的随机微分方程的数值解问题.构造了该方程的半隐式欧拉数值解,证明了方程的解析解与半隐式欧拉数值解的高阶有界性,并在局部Lipschitz条件下证明了半隐式欧拉数值解的均方收敛性,并且通过数值算例验证了结论的正确性. 展开更多

关键词 泊松跳 分布式记忆项 半隐式欧拉方法 局部LIPSCHITZ条件 均方收敛性

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基于大涡模拟改进的移动粒子半隐式法模拟平底结构的入水冲击及破坏问题（英文） 被引量：2

17

作者 杨超 张怀新 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期1070-1085,共16页

移动粒子半隐式方法(MPS)在解决船舶入水冲击和结构大变形等不连续性问题上具有非常明显的优势.大涡模拟(LES)是近十多年来发展起来的研究湍流运动的一种重要手段,本文采用MPS-LES方法模拟平底结构入水冲击的流固耦合问题,并将该数值模... 移动粒子半隐式方法(MPS)在解决船舶入水冲击和结构大变形等不连续性问题上具有非常明显的优势.大涡模拟(LES)是近十多年来发展起来的研究湍流运动的一种重要手段,本文采用MPS-LES方法模拟平底结构入水冲击的流固耦合问题,并将该数值模拟的结果与实验结果做了对比分析.模拟研究了设置不同的肋板结构对平底结构冲击变形的影响.最后,根据该方法的粒子特性,模拟平底结构大变形破坏现象,为下一步模拟更加复杂的船体结构破坏问题做了理论探索. 展开更多

关键词 移动粒子半隐式方法(MPS) 流固相互作用(FSI) 大涡模拟(LES) 入水冲击

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谱元方法求解对流扩散方程及其稳定性分析 被引量：2

18

作者 和文强 秦国良 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-6,共6页

探讨了一维对流扩散方程的一种高精度数值解法,该解法在空间上采用了Chebyshev谱元方法,在时间上结合了半隐式Adams方法。通过数值算例验证了解法的可行性,利用特征分析法得到了对流扩散方程谱元求解时不同离散形式的稳定性条件,并对数... 探讨了一维对流扩散方程的一种高精度数值解法,该解法在空间上采用了Chebyshev谱元方法,在时间上结合了半隐式Adams方法。通过数值算例验证了解法的可行性,利用特征分析法得到了对流扩散方程谱元求解时不同离散形式的稳定性条件,并对数值求解的稳定性进行了预测。通过时间步长、网格划分、对流项和黏性项插值阶数的影响研究表明:耦合Chebyshev谱元方法和半隐式Adams方法在求解对流扩散方程时能够获得高精度的数值解;时间离散时Adams方法的黏性项采用一阶插值形式、对流项采用二阶插值形式,在未增加计算量的同时能够获得较大的稳定区域和较高的计算精度。 展开更多

关键词 对流扩散方程 谱元法 稳定性 半隐式adams方法

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MPS方法研究进展及其在船舶水动力学问题中的应用 被引量：6

19

作者 陈翔 张友林 万德成 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期955-972,共18页

移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与... 移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与海洋工程水动力学问题中的应用现状进行介绍。从计算精度方面,介绍了研究人员为提高压力场的光滑性及稳定性,对粒子间相互作用模型做出的多种改进。从计算效率方面,介绍了提高MPS方法计算速度的主要技术手段,同时从扩展MPS方法在实际水动力学问题中应用范围的角度,介绍了研究人员在数值边界条件和多相流方面做出的贡献。本文回顾了MPS方法在船舶与海洋工程典型水动力学问题中的应用成果,对该方法在数值格式改进、与其他方法耦合及三维复杂实际工程应用方面的发展空间进行了展望。 展开更多

关键词 无网格粒子法 移动粒子半隐式方法 并行加速技术 重叠粒子技术 多分辨率粒子技术 多相流 流固耦合

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相对浸润性对双元液滴碰撞影响的数值研究

20

作者 张艺凡 孙一颉 +1 位作者 孙中国 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第11期115-124,共10页

为了阐明液滴间的相对浸润性对液滴碰撞现象及过程的影响,采用无网格移动粒子半隐式(MPS)方法,建立了不同相对浸润性下的表面张力模型。在传统表面自由能模型的基础上,采用流体间宏观接触角拟合两相流体在界面处的分子间势能,实现不同... 为了阐明液滴间的相对浸润性对液滴碰撞现象及过程的影响,采用无网格移动粒子半隐式(MPS)方法,建立了不同相对浸润性下的表面张力模型。在传统表面自由能模型的基础上,采用流体间宏观接触角拟合两相流体在界面处的分子间势能,实现不同浸润性下双元液滴碰撞与融合过程的仿真。通过大量数值计算,分析了双元液滴碰撞与融合的机理,根据韦伯数和碰撞参数划分了双元液滴碰撞的聚并、破碎和拉伸分离区域,研究了流体的相对浸润性对双元液滴碰撞形态及结果的影响。结果表明:相对浸润性对碰撞机理图的影响十分明显,在相对浸润角从0°增加至120°的过程中,拉伸分离-融合分界线随相对浸润角增加向低韦伯数方向单调偏移;在相对浸润角从0°增加至60°时,融合-破碎分界线向低韦伯数方向偏移,相对浸润角继续增加至120°时,分界线又向高韦伯数方向回移。该结论为实际工程中液滴碰撞与融合过程的研究提供了相关理论依据。 展开更多

关键词 浸润性 表面张力 移动粒子半隐式方法 液滴

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