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

1

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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基于移动粒子半隐式法的表面张力模拟 被引量：8

2

作者 张帅 解利军 郑耀 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期345-349,共5页

采用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了受表面张力影响的自由面流动。表面张力的计算采取了一种较适合于MPS方法的表面自由能模型。方形液滴振荡和射流断裂的模拟结果分别与理论分析和试验结果一致,同时进行了三维射流注水模拟,从而验证了MP... 采用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了受表面张力影响的自由面流动。表面张力的计算采取了一种较适合于MPS方法的表面自由能模型。方形液滴振荡和射流断裂的模拟结果分别与理论分析和试验结果一致,同时进行了三维射流注水模拟,从而验证了MPS方法结合该表面张力模型可以有效、方便地进行自由面流动中表面张力现象的模拟。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法(mps) 自由面流动 表面张力 液滴振荡 射流断裂

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移动粒子半隐式法在流体机械数值模拟中的应用 被引量：8

3

作者 孙中国 李帝辰 +2 位作者 陈啸 梁杨杨 席光 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第11期921-927,共7页

针对传统基于网格剖分的数值模拟方法在处理流体机械动静干涉时,常因在动静交界面附近采用混合平面法以及网格间信息传递而带来的计算误差问题,介绍一种新的数值模拟方法———无网格移动粒子半隐式法(MPS),并将其应用于流体机械的数值... 针对传统基于网格剖分的数值模拟方法在处理流体机械动静干涉时,常因在动静交界面附近采用混合平面法以及网格间信息传递而带来的计算误差问题,介绍一种新的数值模拟方法———无网格移动粒子半隐式法(MPS),并将其应用于流体机械的数值模拟.该方法相对于传统网格法而言不需要进行网格剖分,从而对计算区域存在大变形的非定常流动问题可实现整场求解.以不可压缩流体为研究对象,从简单旋转流体机械算例入手,综合分析了采用移动粒子半隐式法模拟流体机械流场所需的运动边界模型、复杂几何边界离散方法、进出口边界模型和计算效率优化等基本条件以及目前的解决方案.此外,对算法的计算精度与稳定性、三维复杂情况的适用性、计算效率以及数据后处理等进行了评估,并以此为基础,对无网格法在流体机械模拟中的工程应用前景进行了展望. 展开更多

关键词 流体机械 数值模拟 移动粒子半隐式法 无网格法 计算流体动力学

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用移动粒子半隐式法模拟液舱横摇晃荡现象 被引量：18

4

作者 潘徐杰 张怀新 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1904-1907,共4页

应用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了半满粘性液舱的横摇晃荡运动.模拟中每个时间步分为显示和隐式两步,控制方程中利用粒子与周围粒子之间的关系取代了传统方法中的差分项,利用粒子数密度的变化来判别自由表面.MPS法作为一种Lagrange数值... 应用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了半满粘性液舱的横摇晃荡运动.模拟中每个时间步分为显示和隐式两步,控制方程中利用粒子与周围粒子之间的关系取代了传统方法中的差分项,利用粒子数密度的变化来判别自由表面.MPS法作为一种Lagrange数值方法,存在着粒子穿透现象.文中使用了一种防穿透方法,取得了较好的结果.结果表明,MPS法在复杂曲面的布点及自由表面的表现上有一定的优势. 展开更多

关键词 晃荡 横摇 粘性流体 不可压缩流体 移动粒子半隐式法

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采用移动粒子半隐式法的进口流动速度边界模型 被引量：5

5

作者 孙中国 李帝辰 +2 位作者 陈啸 梁杨杨 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期87-91,共5页

针对有限空间、半无限大空间和无限大空间3种开放式流动系统的进口类型,采用无网格移动粒子半隐式法,依据进口附近新增流体变形程度不同的特点建立了相应的进口速度边界模型。通过控制进口流速和添加固体边界来避免模型可能产生的流动... 针对有限空间、半无限大空间和无限大空间3种开放式流动系统的进口类型,采用无网格移动粒子半隐式法,依据进口附近新增流体变形程度不同的特点建立了相应的进口速度边界模型。通过控制进口流速和添加固体边界来避免模型可能产生的流动不连续和自由面形状不光滑、不规则等问题。基于该模型,在三维情况下模拟实现了两个圆柱形喷嘴的液柱喷射及互击碰撞过程。液柱碰撞在系统的对称面上产生了一层液膜,该液膜在一定碰撞参数下的形状、厚度、鞍部的高度和流场速度分布等信息及其非定常变化过程均可以从计算结果中进行提取和研究。数值模拟结果符合物理原理,模型的建立扩展了移动粒子半隐式法的应用范围,规范了进口模型的科学使用,使计算更加便捷和精确。 展开更多

关键词 无网格法 移动粒子半隐式法 进口流动 液体喷注

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移动粒子半隐式法流固耦合模型及自由浮体数值研究 被引量：6

6

作者 曹文瑾 孙中国 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期136-140,共5页

对流固耦合问题进行了系统的分类并在移动粒子半隐式法中建立了刚体与流体之间的单向及双向耦合模型。对二维溃坝问题和活塞式造波板的造波问题进行了数值模拟,结果与实验值或分析解符合得较好。对浮体在静水中的自由振荡问题进行了计算... 对流固耦合问题进行了系统的分类并在移动粒子半隐式法中建立了刚体与流体之间的单向及双向耦合模型。对二维溃坝问题和活塞式造波板的造波问题进行了数值模拟,结果与实验值或分析解符合得较好。对浮体在静水中的自由振荡问题进行了计算,浮体质心高度与理论值的最大偏差控制在0.5%以内,达到了工程计算的精度。在长板形自由浮体对正弦波浪的运动响应算例中,综合应用了单向和双向耦合模型,结果表明长度小于波长的浮体随波浪做正弦规律的起伏运动和摇摆运动,同时沿行波方向迂回前进,当浮体长度增加时,浮体运动幅度减小。 展开更多

关键词 流固耦合 移动粒子半隐式法 浮体 造波

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移动粒子半隐式法核函数特征对压力求解稳定性的影响 被引量：6

7

作者 张凯 孙中国 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1-6,25,共7页

针对移动粒子半隐式法在求解特定问题时,压力求解可能会出现一定程度的波动,分析了移动粒子半隐式法中核函数曲线形状特征对压力求解稳定性的影响,构造了一种指数多项式型核函数。模拟了典型静压(静水压力问题)和动压(液体晃动问题)算例... 针对移动粒子半隐式法在求解特定问题时,压力求解可能会出现一定程度的波动,分析了移动粒子半隐式法中核函数曲线形状特征对压力求解稳定性的影响,构造了一种指数多项式型核函数。模拟了典型静压(静水压力问题)和动压(液体晃动问题)算例,并将模拟结果与理论解或实验值进行对比,研究结果表明:改进的核函数可有效抑制模拟过程中压力求解的振荡现象;核函数与对应粒子数密度比值曲线的形状特征可真实反映粒子间相互作用关系,在稳定性分析中起着至关重要的作用。当核函数是光滑单调递减非负函数且最大值为有限值、两粒子间距离与影响半径的比r/re在[0,1]区间时,曲线两端附近核函数数值变化平缓更有利于使粒子保持合理距离,压力求解更加稳定;在r/re为0.8的附近,核函数值过小时会影响系统的动力学性能。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法 核函数 压力振荡 静水压力 液体晃动

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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

8

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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基于大涡模拟的移动粒子半隐式法研究 被引量：5

9

作者 潘徐杰 张怀新 孙学尧 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期616-620,共5页

将大涡模拟(LES)和无网格的移动粒子半隐式法(MPS)相结合,以求解湍流中的自由表面问题.对N-S方程进行滤波计算可得到大涡模拟的控制方程,大涡模拟的控制方程相对于以往的移动粒子半隐式法而言仅多出雷诺应力项,通过亚粒子应力(sub-parti... 将大涡模拟(LES)和无网格的移动粒子半隐式法(MPS)相结合,以求解湍流中的自由表面问题.对N-S方程进行滤波计算可得到大涡模拟的控制方程,大涡模拟的控制方程相对于以往的移动粒子半隐式法而言仅多出雷诺应力项,通过亚粒子应力(sub-particle-scale,SPS)模型并引入Smagorinsky涡黏模型将雷诺应力模型化,可实现移动粒子半隐式法的大涡模拟.将MPS-LES应用至具有大变形自由表面的共振晃荡中,其模拟结果同实验及其他数值模拟结果都相当接近. 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法 亚粒子应力模型 大涡模拟 无网格

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液滴斜向撞击液面的移动粒子半隐式法数值模拟 被引量：6

10

作者 梁杨杨 孙中国 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期93-98,共6页

采用移动粒子半隐式法在三维情况下对液滴斜向撞击液面的过程进行了数值模拟,很好地解决了撞击过程中自由液面的大变形问题,捕捉了液滴变形、冲击凹坑和液柱凸起3个特征现象及其发展变形过程,分析了不同撞击角度对液柱凸起的高度、角度... 采用移动粒子半隐式法在三维情况下对液滴斜向撞击液面的过程进行了数值模拟,很好地解决了撞击过程中自由液面的大变形问题,捕捉了液滴变形、冲击凹坑和液柱凸起3个特征现象及其发展变形过程,分析了不同撞击角度对液柱凸起的高度、角度及运动前沿的影响.结果表明,液柱凸起最高点的运动在水平方向上基本匀速,液柱凸起与水平面的夹角随撞击角度减小而减小,当凸起达到最高点后,该夹角将在重力与黏性作用下骤减. 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法 斜向撞击 数值模拟

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移动粒子半隐式法的大涡模拟研究与应用 被引量：2

11

作者 潘徐杰 张怀新 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第7期707-714,共8页

研究了移动粒子半隐式法(MPS),结合Smagorinsky涡粘模型,实现了MPS的大涡模拟。针对MPS中原自由表面判别方法容易造成非自由表面粒子被误判这一缺陷,提出了一种新的基于邻居搜索的混合判别方法,该方法在原方法容易出错的阶段使用邻居搜... 研究了移动粒子半隐式法(MPS),结合Smagorinsky涡粘模型,实现了MPS的大涡模拟。针对MPS中原自由表面判别方法容易造成非自由表面粒子被误判这一缺陷,提出了一种新的基于邻居搜索的混合判别方法,该方法在原方法容易出错的阶段使用邻居搜索,搜索范围和MPS模型中梯度模型一致以减少计算量,使用表明该方法能够较准确地识别自由表面并显著地减少原自由表面判别法导致的误判现象。在压力震荡现象方面,使用了一种时间-面积混合平均法。最后模拟了溃坝模型和半满液箱模型,模拟的结果同实验值基本保持一致。 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法(mps) 大涡模拟(LES) 自由表面 无网格

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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

12

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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移动粒子半隐式方法的计算效率优化 被引量：3

13

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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一种适用于移动粒子半隐式法的自由表面识别方法

14

作者 潘徐杰 张怀新 孙学尧 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期134-138,共5页

针对移动粒子半隐式(MPS)法中自由表面判定方法的不足,提出了一种基于邻居搜索的自由表面识别方法,其介于MPS法每时间步的显式和隐式修正之间,基于粒子周围的邻居分布,将周围区域分为8块,其中相邻区域无邻居时的粒子属于自由表面粒子,... 针对移动粒子半隐式(MPS)法中自由表面判定方法的不足,提出了一种基于邻居搜索的自由表面识别方法,其介于MPS法每时间步的显式和隐式修正之间,基于粒子周围的邻居分布,将周围区域分为8块,其中相邻区域无邻居时的粒子属于自由表面粒子,且在实际中,该方法与粒子数密度参数混合使用,在可能被误判的数密度参数区域使用邻居搜索.结果表明,该混合方法能够有效识别自由表面,避免非自由表面粒子被误判,且对算法的效率影响不大. 展开更多

关键词 无网格法 移动粒子半隐式法 自由表面识别 粒子

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移动粒子半隐式法模拟入水冲击流固耦合问题

15

作者 杨超 张怀新 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2092-2097,共6页

利用传统的基于网格信息的方法处理大变形自由表面、液面破损、弹性结构变形等问题时,网格会产生严重的扭曲变形,从而导致较大的计算误差甚至计算终止。移动粒子半隐式(MPS)法是一种无网格拉格朗日计算方法,摆脱了计算网格的约束,抛开... 利用传统的基于网格信息的方法处理大变形自由表面、液面破损、弹性结构变形等问题时,网格会产生严重的扭曲变形,从而导致较大的计算误差甚至计算终止。移动粒子半隐式(MPS)法是一种无网格拉格朗日计算方法,摆脱了计算网格的约束,抛开了网格重构。在计算过程中不会发生网格变形过大或者网格畸变的问题,适用于处理流固耦合交界面等不连续问题.采用统一的MPS粒子将宏观流体和固体按一定的形式离散,解决统一坐标系的协调问题.在利用传统的网格数值方法计算流固耦合问题时,对流固耦合交界面的处理非常繁琐,而利用MPS法则不需要对流固耦合交界面做单独处理,简化了处理程序.运用MPS法对平底结构入水冲击问题进行流固耦合数值模拟。模拟和实验结果的对比表明MPS法可以很好地应用于冲击入水等不连续问题的数值计算. 展开更多

关键词 移动粒子半隐式法 流固耦合 入水冲击 压力振荡

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Y型微混合器内流流场移动粒子半隐式法数值分析 被引量：4

16

作者 王锋 孙中国 +2 位作者 刘启新 张凯 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期162-170,共9页

采用无网格移动粒子半隐式法,结合充分发展速度进口模型以及移动边界模型,数值模拟了Y型双进口带叶片主动式微混合器的内部流动。提出了一种基于位置判断的高效斜置连续进口模型,基于粒子法全拉格朗日特性,定义了一种可描述理想有序混... 采用无网格移动粒子半隐式法,结合充分发展速度进口模型以及移动边界模型,数值模拟了Y型双进口带叶片主动式微混合器的内部流动。提出了一种基于位置判断的高效斜置连续进口模型,基于粒子法全拉格朗日特性,定义了一种可描述理想有序混合的局部混合率计算方法,并通过分析确定了关键参数数值。内流流场数值分析结果表明,对于不互溶两液体的连续混合,混合主要发生在混合室内的逆流区域,且由于进口液体的持续流动、叶片旋转以及混合器几何形状的多重耦合作用,出口通道处的混合率产生周期性波动。本文揭示了一个稳态周期内两种液体完整的掺混及输运过程,并研究了进口流速与叶片转速对混合率的影响,发现在本文研究的参数范围内,适当减小进口流速或增大叶片转速都可提升混合率,但过小的进口流速会使混合率下降。 展开更多

关键词 微混合器 移动粒子半隐式法 流动机理分析 混合率

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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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模拟自由表面问题的移动粒子半隐式模拟方法 被引量：1

18

作者 荣少山 陈斌 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期109-112,共4页

使用移动粒子半隐式(MPS)法对典型的自由表面流动问题——二维溃坝问题进行了模拟,研究了不同粒子分布对模拟结果的影响,发现对于过大和过小的粒子间距均无法得到合理的结果.将模拟结果与SPH、VOF法结果和实验结果进行了比较,发现MPS的... 使用移动粒子半隐式(MPS)法对典型的自由表面流动问题——二维溃坝问题进行了模拟,研究了不同粒子分布对模拟结果的影响,发现对于过大和过小的粒子间距均无法得到合理的结果.将模拟结果与SPH、VOF法结果和实验结果进行了比较,发现MPS的模拟结果介于VOF和SPH的模拟结果之间.在没有引入黏性的情况下,MPS法得到的结果比VOF法的结果更接近于实验结果,预期引入黏性后可达到与SPH法同样合理的结果. 展开更多

关键词 粒子法 移动粒子半隐式法 自由表面流动 二维溃坝

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移动粒子半隐式方法GPU加速的双股射流撞击雾化模拟 被引量：1

19

作者 勾文进 张帅 郑耀 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2554-2561,共8页

为实现双股射流撞击雾化过程的高效数值求解并探究射流速度和撞击角度对雾化特性的影响规律,实现了移动粒子半隐式方法 (MPS) GPU加速的双股射流撞击雾化模拟。GPU加速程序的最大加速比为16,取得了较好的加速效果。将GPU加速MPS方法应... 为实现双股射流撞击雾化过程的高效数值求解并探究射流速度和撞击角度对雾化特性的影响规律,实现了移动粒子半隐式方法 (MPS) GPU加速的双股射流撞击雾化模拟。GPU加速程序的最大加速比为16,取得了较好的加速效果。将GPU加速MPS方法应用于典型工况下的双股射流撞击雾化模拟,成功捕捉到了多尺度的液膜形成、液膜破碎成液丝继而破碎成液滴的瞬态过程,模拟得到的液膜破碎长度及雾化角度与试验较为吻合,误差分别为11.7%和0.5%,验证了GPU加速MPS方法在双股射流撞击雾化问题中处理能力。参数化分析了射流速度和撞击角度对液膜破碎长度、雾化角度及一次雾化液滴索尔直径的影响。结果表明撞击角度增加或者射流速度增加均会导致液膜破碎长度减小、雾化角度增加、一次雾化液滴索尔直径减小。 展开更多

关键词 雾化 双股射流撞击 移动粒子半隐式法 GPU加速 雾化角 索尔直径

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基于移动粒子半隐式方法的旋流液膜破碎过程模拟 被引量：1

20

作者 勾文进 陈明慧 +1 位作者 张帅 郑耀 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1529-1535,共7页

为实现旋流初始雾化中液膜破碎过程的直接数值模拟,基于GPU(Graphics processing unit)加速和移动粒子半隐式方法(Moving particle semi-implicit method,MPS),开发了离心式喷嘴液膜破碎过程的并行加速数值模拟方法与程序,模拟了喷雾场... 为实现旋流初始雾化中液膜破碎过程的直接数值模拟,基于GPU(Graphics processing unit)加速和移动粒子半隐式方法(Moving particle semi-implicit method,MPS),开发了离心式喷嘴液膜破碎过程的并行加速数值模拟方法与程序,模拟了喷雾场三维形态特征和初始雾化破碎过程。模拟结果成功捕捉到了液膜形成、液膜破碎成液丝继而破碎成液滴的瞬态过程。模拟得到的雾化破碎过程与实验拍摄结果基本吻合。模拟了不同射流速度下的旋流液膜破碎过程,模拟得到的液膜初始破碎长度与经验公式计算结果趋势一致,二者吻合较好,最大误差为24.2%,模拟得到的液膜半锥角与实验值较为吻合,误差为10.6%。表明开发的模拟方法与程序的准确性,为后续离心式喷嘴的液膜雾化过程及雾化特性研究打下基础。 展开更多

关键词 锥形液膜 初始雾化 移动粒子半隐式法 破碎过程 离心式喷嘴

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