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流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究
1
作者
郝婕
王丽珠
+1 位作者
蒋勤
朱刘杰
《力学学报》
北大核心
2025年第6期1325-1335,共11页
针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗...
针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗日法的MPS-BPM无网格粒子法流-固耦合数值模型.该模型基于压强梯度力量化弹性结构物粒子所受到的周围流体作用;通过建立流体粒子和弹性结构物粒子的压力泊松方程,对流体域和结构域进行统一的数值离散求解,实现弹性结构体对周围流体的反馈作用;利用背景网格法削弱流-固交界面处的数值压力振荡与自由液面的数值波动,增强模型的计算精度和稳定性.首先,通过对弹性悬臂梁在初始瞬时速度条件下的运动模拟,验证改进的BPM法对模拟弹性体大变形运动问题的可靠性.然后,通过对弹性闸门溃坝水流运动与闸门变形、溃坝水流对弹性结构物冲击作用的模拟,分析MPS-BPM流-固耦合模型在模拟复杂的流-固相互作用问题中的适用性.计算结果表明:基于MPS-BPM耦合模型得到的流体速度场和压强场变化合理、弹性结构体内部应力分布平滑且流-固交界面处未出现非物理间隙,该耦合模型能够很好地再现流-固相互作用的运动过程.
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关键词
流-固耦合数值模拟
移动
粒子
半隐式法
黏结粒子模型
弹性结构变形
界面耦合
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职称材料
题名
流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究
1
作者
郝婕
王丽珠
蒋勤
朱刘杰
机构
河海大学港口海岸与近海工程学院
南京师范大学海洋科学与工程学院
河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室
出处
《力学学报》
北大核心
2025年第6期1325-1335,共11页
基金
国家重点研发计划(2023YFC3008100)
国家自然科学基金(42206168)
江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室(河海大学)开放基金(JSCE202303)资助项目.
文摘
针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗日法的MPS-BPM无网格粒子法流-固耦合数值模型.该模型基于压强梯度力量化弹性结构物粒子所受到的周围流体作用;通过建立流体粒子和弹性结构物粒子的压力泊松方程,对流体域和结构域进行统一的数值离散求解,实现弹性结构体对周围流体的反馈作用;利用背景网格法削弱流-固交界面处的数值压力振荡与自由液面的数值波动,增强模型的计算精度和稳定性.首先,通过对弹性悬臂梁在初始瞬时速度条件下的运动模拟,验证改进的BPM法对模拟弹性体大变形运动问题的可靠性.然后,通过对弹性闸门溃坝水流运动与闸门变形、溃坝水流对弹性结构物冲击作用的模拟,分析MPS-BPM流-固耦合模型在模拟复杂的流-固相互作用问题中的适用性.计算结果表明:基于MPS-BPM耦合模型得到的流体速度场和压强场变化合理、弹性结构体内部应力分布平滑且流-固交界面处未出现非物理间隙,该耦合模型能够很好地再现流-固相互作用的运动过程.
关键词
流-固耦合数值模拟
移动
粒子
半隐式法
黏结粒子模型
弹性结构变形
界面耦合
Keywords
fluid-structure interaction numerical model
moving particle semi-implicit
bonded particle model
elastic structure deformation
interface coupling
分类号
O359.1 [理学—流体力学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究
郝婕
王丽珠
蒋勤
朱刘杰
《力学学报》
北大核心
2025
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