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Numerical Simulation of Dam Breaking Using Smoothed Particle Hydrodynamics and Viscosity Behavior 被引量:4
1
作者 郑兴 段文洋 《Journal of Marine Science and Application》 2010年第1期34-41,共8页
Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian meshless particle method. It is one of the best method for simulating violent free surface flows in fluids and solving large fluid deformations. Dam breaking is a ... Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian meshless particle method. It is one of the best method for simulating violent free surface flows in fluids and solving large fluid deformations. Dam breaking is a typical example of these problems. The basis of SPH was reviewed, including some techniques for governing equation resolution, such as the stepping method and the boundary handling method. Then numerical results of a dam breaking simulation were discussed, and the benefits of concepts like artificial viscosity and position correction were analyzed in detail. When compared with dam breaking simulated by the volume of fluid (VOF) method, the wave profile generated by SPH had good agreement, but the pressure had only reasonable agreement. Improving pressure results is clearly an important next step for research. 展开更多
关键词 meshless method smoothed particle hydrodynamics (sph dam breaking free surface flow
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A Coupled ISPH-TLSPH Method for Simulating Fluid-Elastic Structure Interaction Problems
2
作者 A.M.Salehizadeh A.R.Shafiei 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2022年第1期15-36,共22页
A fully Lagrangian algorithm for numerical simulation of fluid-elastic structure interaction(FSI)problems is developed based on the Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)method.The developed method corresponds to incomp... A fully Lagrangian algorithm for numerical simulation of fluid-elastic structure interaction(FSI)problems is developed based on the Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)method.The developed method corresponds to incompressible fluid flows and elastic structures.Divergence-free(projection based)incompressible SPH(ISPH)is used for the fluid phase,while the equations of motion for structural dynamics are solved using Total Lagrangian SPH(TLSPH)method.The temporal pressure noise can occur at the free surface and fluid-solid interfaces due to errors associated with the truncated kernels.A FSI particle shifting scheme is implemented to produce sufficiently homogeneous particle distributions to enable stable,accurate,converged solutions without noise in the pressure field.The coupled algorithm,with the addition of proposed particle shifting scheme,is able to provide the possibility of simultaneous integration of governing equations for all particles,regardless of their material type.This remedy without need for tuning a new parameter,resolves the unphysical discontinuity beneath the interface of fluid-solid media.The coupled ISPH-TLSPH scheme is used to simulate several benchmark test cases of hydro-elastic problems.The method is validated by comparison of the presented results with experiments and numerical simulations from other researchers. 展开更多
关键词 smoothed particle hydrodynamics Incompressible sph Total Lagrangian sph Fluidelastic structure interaction FSI particle shifting scheme
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规则波与浮式防波堤相互作用的SPH模拟研究 被引量:1
3
作者 杨亚菲 蔡国朕 +1 位作者 曹露 高运 《水运工程》 2024年第2期9-15,21,共8页
相较于传统防波堤,浮式防波堤因具有方便安装、可实现水质交换、可在多种环境下施工以及可移动等优点得到了广泛发展。采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,研究规则波与浮式防波堤的相互作用。首先在空水槽中基于规则波传播算例进行粒子... 相较于传统防波堤,浮式防波堤因具有方便安装、可实现水质交换、可在多种环境下施工以及可移动等优点得到了广泛发展。采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,研究规则波与浮式防波堤的相互作用。首先在空水槽中基于规则波传播算例进行粒子间距的收敛性分析,然后基于验证的水槽模型模拟规则波与单浮体、双浮体的相互作用,并分析了浮体前后波形、浮体的运动及浮体附近的流速场。结果表明,双浮体防波堤相比单浮体防波堤能够显著提升消波性能。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 规则波 浮式防波堤 浮体运动 流速场
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固体推进剂药浆立式混合过程SPH方法研究
4
作者 洪寅 刘看 +2 位作者 武毅 吴艳青 杨秀峰 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1162-1173,共12页
立式混合机内桨叶的行星运动可有效促进物料不同组分间的分散循环和均质分布,故已应用于固体推进剂药浆的制备过程。然而,混合机内的复杂界面及其运动导致药浆内部的混合机理与流变特性难以采用传统的方法进行研究。针对层流流动下推进... 立式混合机内桨叶的行星运动可有效促进物料不同组分间的分散循环和均质分布,故已应用于固体推进剂药浆的制备过程。然而,混合机内的复杂界面及其运动导致药浆内部的混合机理与流变特性难以采用传统的方法进行研究。针对层流流动下推进剂药浆与桨叶耦合过程,基于光滑粒子法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH),连续体被离散为若干携带物理量的守恒质点。结合Herschel-Bulkley(HB)本构模型,发展了适用于非牛顿流体状态下推进剂药浆混合过程的无网格方法。将数值模拟和实验进行对比,验证所提出模型的准确性。通过探究桨叶运动参量与功率消耗的相关性,分析了几何构型、转动模式对药浆混合均匀程度及叶轮扭矩负载的影响规律。研究结果表明,若剪切速率指数n为0.47时,液体在非牛顿流动状态下,模拟结果相对文献实验结果的平均误差约为4.98%,故两者具有良好的一致性。行星叶轮搅拌2.65 s后,其混合均匀性指数相比于中心、偏心叶轮依次提高了8.9%和7.3%。而雷诺数Re=1时,公转半径在0.11D_(w)~0.23D_(w)范围内,扭矩的最大增幅可达38.4%。 展开更多
关键词 固体推进剂药浆 非牛顿流体 行星叶轮 光滑粒子法(sph)
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上浮气泡与自由表面相互作用的ISPH-FVM耦合方法模拟
5
作者 徐义祥 杨刚 +1 位作者 邢钰林 胡德安 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1261-1270,共10页
上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,... 上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,ISPH)方法与有限体积法(finite volume method,FVM)相结合提出了一种ISPH-FVM耦合方法.在ISPH-FVM耦合方法中,粒子和网格之间的信息交互是通过核近似插值技术实现,并将连续表面应力模型(continuous surface stress,CSS)引入当前耦合框架中以评估相界面处表面张力效应.此外,CSS模型通过FVM网格上定义的体积分数进行离散和计算,并且网格上的体积分数是通过网格支持域内ISPH粒子的核近似插值获得的.随后,利用ISPH-FVM耦合方法模拟了平衡状态下圆形气泡振荡以及单气泡上升,并将模拟结果与其他数值方法结果进行比较,验证了当前耦合方法中表面张力模型的收敛性以及界面追踪的准确性.为测试ISPH-FVM耦合方法模拟涉及复杂拓扑变化气泡流的性能,对上浮气泡与自由表面相互作用的动力学行为进行了分析,并且研究了不同韦伯数(We)以及雷诺数(Re)对气泡与自由表面相互作用的影响.研究发现,随着We数增加上浮气泡与自由表面相互作用时界面将发生大的畸变并且产生的夹带液滴数量也相应增加,然而上浮气泡与自由表面相互作用的过程并没有随Re数的增加而发生明显差别. 展开更多
关键词 耦合方法 不可压缩光滑粒子流体动力学方法 有限体积法 气泡上升 自由表面 相互作用
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基于SPH方法双消浪室开孔沉箱数值研究
6
作者 唐晓成 刘华宇 +2 位作者 陈洪洲 付鹏帅 史国家 《水运工程》 2024年第3期1-8,共8页
基于修正光滑粒子法(CSPM)和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立模拟波浪与开孔沉箱相互作用的数值水槽模型,通过理论解和数值结果对比,验证其准确性。研究消浪室相对宽度B/L、相对波高H/L、相对水深d/L因素对双消浪室开... 基于修正光滑粒子法(CSPM)和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立模拟波浪与开孔沉箱相互作用的数值水槽模型,通过理论解和数值结果对比,验证其准确性。研究消浪室相对宽度B/L、相对波高H/L、相对水深d/L因素对双消浪室开孔沉箱的反射系数Kr以及静水位处所受的波压力p的影响,并对水粒子出入消浪室复杂的过程进行研究。结果表明,在研究工况下,消浪室相对宽度B/L与波压力p呈现非线性关系,反射系数Kr随着消浪室相对宽度B/L增加而减小;相对波高H/L对波压力p和反射系数Kr影响较小;随着相对水深d/L增加,波压力p逐渐减小,反射系数Kr表现为先减小后增大的非线性特征。前消浪室水粒子相对后消浪室运动情况更为剧烈,水平速度较垂直速度变化较大,在开孔位置附近水粒子速度变化明显。 展开更多
关键词 海岸与近海工程 双消浪室开孔沉箱 sph方法 反射系数 水粒子速度场
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基于SPH方法的叶片鸟撞数值模拟研究 被引量:36
7
作者 刘军 李玉龙 刘元镛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期90-93,共4页
基于显式碰撞动力分析软件PAM-CRASH及其提供的SPH方法,建立了鸟撞平板叶片数值分析模型。通过SPH方法、Lagrange方法结果和实验结果三者对比,指出SPH方法比Lagrange方法的数值计算结果更贴近试验结果。还应用SPH方法,研究了圆柱体、两... 基于显式碰撞动力分析软件PAM-CRASH及其提供的SPH方法,建立了鸟撞平板叶片数值分析模型。通过SPH方法、Lagrange方法结果和实验结果三者对比,指出SPH方法比Lagrange方法的数值计算结果更贴近试验结果。还应用SPH方法,研究了圆柱体、两端带半球的圆柱体、椭球体三种不同几何构型的鸟体对计算结果的影响。最后,计算了实验条件下易出现损伤的叶片根部不同时刻的应变分布及应力分布。 展开更多
关键词 数值模拟 鸟撞 sph 叶片
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基于SPH方法的二维矩形舱液体晃荡数值研究 被引量:7
8
作者 卫志军 张文首 +3 位作者 王安良 董玉山 胡方源 岳前进 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期597-603,共7页
储液舱内液体晃荡是当外激激励频率与容器内部液体自由液面的固有频率接近时,液体产生的剧烈共振运动.采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,在二维矩形舱低载液率横荡和横摇激励下,自由液面共振频率附近4个激励频率处开展数值研究.对比数... 储液舱内液体晃荡是当外激激励频率与容器内部液体自由液面的固有频率接近时,液体产生的剧烈共振运动.采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,在二维矩形舱低载液率横荡和横摇激励下,自由液面共振频率附近4个激励频率处开展数值研究.对比数值和对应实验中全局自由液面波形和冲击压力时程发现,SPH方法可以很好地模拟液体晃荡时的波形,如水跃、破碎波等自由液面的大变形运动.此外,该方法可用于模拟和评估非共振区域晃荡荷载的特性.建议采用两相流来模拟共振频率下液体剧烈的晃荡运动. 展开更多
关键词 sph方法 矩形舱 冲击压力 共振频率 低载液率
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SPH耦合有限元方法的水射流弹塑性碰撞模拟 被引量:14
9
作者 马利 陶伟明 +1 位作者 郭乙木 郑津洋 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期259-263,共5页
针对有限元分析(FEA)处理流固耦合及超大变形问题时所存在的困难,提出了光滑粒子流体动力学(SPH)耦合有限元的方法来模拟水射流与刚性表面和塑性表面的碰撞过程.在SPH计算中,采用计算几何中的Voronoi图给每个SPH粒子赋予质量,并采用可... 针对有限元分析(FEA)处理流固耦合及超大变形问题时所存在的困难,提出了光滑粒子流体动力学(SPH)耦合有限元的方法来模拟水射流与刚性表面和塑性表面的碰撞过程.在SPH计算中,采用计算几何中的Voronoi图给每个SPH粒子赋予质量,并采用可变光滑长度考虑大变形中粒子相互间距的变化.分析了水射流与刚性表面的弹性碰撞,给出了射流变形与压力传播过程.对于水射流与塑性表面的碰撞,将SPH方法与有限元方法通过接触算法加以耦合,其中水射流以SPH粒子建模,而目标体以有限元方法建模.通过该耦合模型研究了在不同射流速度下切割深度与成坑孔径的变化,为理解切割机理和优化工作参数提供了参考. 展开更多
关键词 水射流切割 光滑粒子流体动力学(sph) 有限元分析(FEA) 碰撞
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基于SPH的边坡稳定性计算中失稳判据研究 被引量:12
10
作者 唐宇峰 施富强 廖学燕 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期904-908,共5页
在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,失稳判据的选择对安全系数有着直接的关系。光滑粒子流体动力学法(SPH)是一种新型的无网格法,由于其在大变形等领域的优势而逐渐发展起来,并扩展至边坡稳定性分析领域。然而,目前对于该方法在边坡... 在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,失稳判据的选择对安全系数有着直接的关系。光滑粒子流体动力学法(SPH)是一种新型的无网格法,由于其在大变形等领域的优势而逐渐发展起来,并扩展至边坡稳定性分析领域。然而,目前对于该方法在边坡稳定性分析中失稳判据的研究尚未见报道。首先通过Fortan语言编写了基于SPH强度折减法的边坡稳定性分析程序,然后通过一个经典边坡案例,讨论了不同失稳判据对安全系数的影响,并提出了一种新的位移变化失稳判定方法。结果表明,在基于SPH的边坡稳定性分析中,以塑性区贯通或以位移变化为判定准则时各有优劣,但得到的安全系数均与极限平衡法及有限元法得到的安全系数十分接近,均可作为失稳判据。而当采用位移变化准则进行分析时,采用"两步走"的方法即可以减小计算量,又可以得到较准确的安全系数,是一种值得推荐的方法。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 sph 稳定性分析 失稳判据 强度折减法
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基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟 被引量:17
11
作者 韩征 粟滨 +4 位作者 李艳鸽 王伟 王卫东 黄健陵 陈光齐 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期477-485,510,共10页
本构模型是描述泥石流流变特性的关键,也是决定其动力过程数值模拟准确性的核心问题之一。泥石流流体属多相混合物,现有的研究已证实其存在剪切增稠或剪切变稀的现象,传统基于Bingham及Cross线性本构关系的数值模型难以准确描述泥石流... 本构模型是描述泥石流流变特性的关键,也是决定其动力过程数值模拟准确性的核心问题之一。泥石流流体属多相混合物,现有的研究已证实其存在剪切增稠或剪切变稀的现象,传统基于Bingham及Cross线性本构关系的数值模型难以准确描述泥石流流变特性。文中探讨了Bingham模型在低剪应变率下的数值发散问题,在光滑粒子流体动力学(SPH)方法框架上建立了整合Herschel-Bulkley-Papanastasiou(HBP)本构关系的稀性泥石流动力过程三维数值模型。相比传统基于浅水波假设的二维数值模型,所述方法从三维尺度建立SPH形式下的泥石流浆体纳维-斯托克斯方程并进行数值求解,可获取泥石流速度场时空分布及堆积形态,同时采用HBP本构关系描述泥石流流变特性,能在确保数值收敛的前提下反映泥石流流体在塑性屈服过渡段及大变形状态下应力-应变的非线性变化。为验证提出方法的合理性,结合小型模型槽实验观测进行了对比,结果表明数值模拟与实测结果基本吻合。 展开更多
关键词 泥石流 非牛顿流体 HBP模型 光滑粒子流体动力学(sph) 数值模拟
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基于FEM-SPH耦合法的弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟 被引量:18
12
作者 纪冲 龙源 方向 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期69-74,共6页
针对有限元法(FEM)处理超大变形问题时所存在的困难,基于有限元与光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH)的耦合方法模拟了弹丸对钢纤维混凝土的侵彻破坏过程。其中弹丸作为刚体处理并划分成Lagrange标准有限元网格,... 针对有限元法(FEM)处理超大变形问题时所存在的困难,基于有限元与光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH)的耦合方法模拟了弹丸对钢纤维混凝土的侵彻破坏过程。其中弹丸作为刚体处理并划分成Lagrange标准有限元网格,而靶体中心部分划分成光滑粒子并经历大应变、高应变率和高压作用。为了描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,在计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型。数值模拟结果形象再现了弹丸冲击作用下靶体材料破碎、飞溅成坑的物理过程,尤其靶表面碎片飞散的模拟情况与高速摄影照片符合较好,并且侵彻深度计算结果与实验数据具有较好的一致性,FEM-SPH耦合方法显示出了模拟侵彻问题的有效性。研究表明钢纤维能明显增强混凝土基体的抗侵彻性能,且随纤维含量的提高增强效果更佳。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土 侵彻 光滑粒子流体动力学 数值模拟
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基于SPH方法的立面二维涌浪数值模拟 被引量:10
13
作者 缪吉伦 陈景秋 张永祥 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期3244-3249,共6页
基于无网格SPH法模拟块体下滑所引起的涌浪流动过程,并将模拟得到的自由表面速度、高度变化结果与解析解以及VOF紊流模型计算结果进行比较。在此基础上,计算滑块下滑速度分别为0.2,0.6,1.0 m/s时的自由面变化。结果表明:滑块下滑引起水... 基于无网格SPH法模拟块体下滑所引起的涌浪流动过程,并将模拟得到的自由表面速度、高度变化结果与解析解以及VOF紊流模型计算结果进行比较。在此基础上,计算滑块下滑速度分别为0.2,0.6,1.0 m/s时的自由面变化。结果表明:滑块下滑引起水槽自由液面变化并形成卷碎波,并有水气混掺现象。自由面孤立波波形、水平速度与解析解以及VOF紊流模型计算结果吻合较好。下滑速度较慢时波形平坦,无卷碎波产生;滑速大时水气完全分离;涌浪形成的波峰峰值随滑块入水速度增大而增加。SPH方法可进一步用于模拟水体中由大型崩岸产生的高速远程滑坡涌浪或复杂的海啸模拟。 展开更多
关键词 sph 无网格法 涌浪 数值模拟
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基于完全变光滑长度SPH方法的高能炸药爆轰过程数值试验 被引量:12
14
作者 强洪夫 王坤鹏 高巍然 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期27-31,共5页
传统的网格方法在模拟高能炸药(HE)爆炸问题时常会出现网格扭曲等问题,光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics)方法是一种无网格纯Lagrangian粒子方法,非常适合求解这类问题。本文应用作者提出的完全变光滑长度SPH方法,... 传统的网格方法在模拟高能炸药(HE)爆炸问题时常会出现网格扭曲等问题,光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics)方法是一种无网格纯Lagrangian粒子方法,非常适合求解这类问题。本文应用作者提出的完全变光滑长度SPH方法,修正了传统SPH法中由于变光滑长度效应所造成的计算误差,其在模拟密度等物理参量变化梯度剧烈的问题时比传统SPH法具有更高精度和稳定性;针对一维TNT板条爆轰过程和三维TNT聚能装药的爆轰过程两个算例进行了数值试验,并与已有的传统SPH法数值模拟结果及理论解进行了对比。结果表明,算例一说明该方法较传统SPH法在模拟此类问题时具有更高精度,比传统方法计算的CJ参数更接近理论值,验证了该方法在爆轰过程模拟的有效性;算例二说明该方法成功地进行了三维TNT聚能装药的爆轰过程数值试验,获得了爆轰产物气流的传播特性和喷射规律并符合爆炸理论。 展开更多
关键词 爆炸力学 光滑粒子流体动力学 变光滑长度 聚能装药
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基于SPH方法的鸟撞飞机风挡的数值模拟 被引量:13
15
作者 李志强 韩强 +2 位作者 杨建林 赵隆茂 姚小虎 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期146-151,共6页
风挡抗鸟撞是飞机安全飞行的重要保证.文中基于飞机圆弧风挡受鸟体撞击的实验观察,建立了国产某型军用飞机圆弧风挡及鸟体的有限元分析模型,利用光滑粒子流体动力学法(SPH)耦合有限元法对圆弧风挡受鸟撞击的过程进行了数值模拟,计算得... 风挡抗鸟撞是飞机安全飞行的重要保证.文中基于飞机圆弧风挡受鸟体撞击的实验观察,建立了国产某型军用飞机圆弧风挡及鸟体的有限元分析模型,利用光滑粒子流体动力学法(SPH)耦合有限元法对圆弧风挡受鸟撞击的过程进行了数值模拟,计算得到风挡结构的变形、位移、应变、撞击力、应力、临界撞速、发生破坏的可能位置及其破坏方式等几方面的数据,并考察了SPH粒子疏密对计算结果的影响.研究表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合;鸟撞整个过程约4ms,撞击中点、前1/3处和后1/3处,风挡发生破坏(包括安全破坏)的临界撞速分别约为(540±5)、(600±5)和(470±5)km/h;鸟撞过程中,风挡的位移与其厚度是同一量级,风挡的最大应变已达到10^(-2)量级;风挡首先发生破坏的位置在后弧框附近,然后向与风挡中线成45°角的方向发展;SPH粒子数越多,鸟体变形模态越好. 展开更多
关键词 鸟撞 飞机风挡 数值模拟 光滑粒子流体动力学法 有限元法
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光滑质点流体动力学(SPH)及其算法特性 被引量:24
16
作者 郑兴 段文洋 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第4期550-559,共10页
基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、... 基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、核近似和粒子近似的基本原理、核函数的构造方法、SPH形式的流体运动方程、边界处理方法和数值算例等多方面内容。研究工作在了解SPH方法的理论特点和潜在优势的同时,也为相关问题的深入研究和改进奠定了理论和算法基础。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学(sph) 无网格方法 核近似 粒子近似
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基于SPH-DEM流-固耦合算法的滑坡涌浪模拟 被引量:24
17
作者 王志超 李大鸣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1226-1232,共7页
采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法和离散单元法(DEM),并基于达西渗透试验原理,提出一种SPH-DEM耦合算法用于处理宏观尺度下离散体与流体之间的相互作用问题,并基于该流-固耦合方法采用FORTRAN语言建立滑坡涌浪数学模型。模拟了块体滑坡... 采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法和离散单元法(DEM),并基于达西渗透试验原理,提出一种SPH-DEM耦合算法用于处理宏观尺度下离散体与流体之间的相互作用问题,并基于该流-固耦合方法采用FORTRAN语言建立滑坡涌浪数学模型。模拟了块体滑坡问题,并与试验数据进行对比以验证该耦合方法的有效性。模拟分析了离散体滑坡产生涌浪以及涌浪传播的过程,分析比较了数值模拟得到的最大涌浪高度与经验公式结果间的关系。研究表明:采用该耦合方法模拟水下块体滑坡问题得到的结果与试验数据吻合良好;模拟离散体滑坡涌浪问题时,较清晰地反映了滑坡体对水的排挤到涌浪的产生过程、水在滑坡体中的渗透过程和滑坡体与水耦合作用发生变形的过程;不同公式分析方法得到的最大涌浪高度之间均有一定差别,算例中滑坡体受重力作用沿倾斜坡面滑动入水过程更接近于潘家铮法的垂直运动模式,因此,模拟结果与之最为接近。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 离散单元法 流-固耦合 滑坡 涌浪
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基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型研究 被引量:8
18
作者 许波 谢谟文 胡嫚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2696-2705,共10页
针对光滑粒子流体动力学方法(SPH)在滑坡模拟中建立粒子模型的难题,提出了基于地理信息系统(GIS)栅格数据的粒子排列与插入方法。根据该方法,建立了滑坡SPH粒子模型及相关粒子生成程序,进一步以结合摩尔-库仑破坏准则的SPH宾汉流体模型... 针对光滑粒子流体动力学方法(SPH)在滑坡模拟中建立粒子模型的难题,提出了基于地理信息系统(GIS)栅格数据的粒子排列与插入方法。根据该方法,建立了滑坡SPH粒子模型及相关粒子生成程序,进一步以结合摩尔-库仑破坏准则的SPH宾汉流体模型为核心,实现了运用SPH方法模拟滑坡破坏后三维运动的过程。该SPH模型在对唐家山滑坡的模拟中得到了验证,并预测了金坪子滑坡破坏后的影响范围。结果表明:基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型具有可行性与良好的适用性。以GIS数据库为基础,开展滑坡灾害的模拟研究,将大大提高对滑坡等地质灾害的仿真分析,为滑坡灾害的预测与防治提供参考。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学(sph) 地理信息系统(GIS) 空间数据 滑坡 粒子模型 运动过程
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SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算 被引量:15
19
作者 欧阳义平 杨启 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期84-90,共7页
以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削... 以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性. 展开更多
关键词 sph 刀齿切削破岩 数值仿真 切削力 切削参数
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SPH方法在聚能装药射流三维数值模拟中的应用 被引量:26
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作者 李磊 沈兆武 +1 位作者 李学岭 倪小军 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期316-322,共7页
采用有限元软件LS-DYNA中的SPH算法实现聚能装药射流形成过程的三维数值模拟。将SPH方法和FEM方法与理论计算结果相比较。研究结果表明:SPH数值模拟计算过程十分稳定,避免了有限元数值模拟过程中的网格扭曲、缠绕和物质穿透等问题,而且... 采用有限元软件LS-DYNA中的SPH算法实现聚能装药射流形成过程的三维数值模拟。将SPH方法和FEM方法与理论计算结果相比较。研究结果表明:SPH数值模拟计算过程十分稳定,避免了有限元数值模拟过程中的网格扭曲、缠绕和物质穿透等问题,而且计算精度比有限元方法更高;采用SPH方法计算的射流速度、射流长度与有限元计算结果和理论计算结果的误差均小于5%,因此该方法对于模拟诸如聚能装药等多介质、大变形问题十分有效;初始相邻粒子数N的最佳取值范围为600~1 800,在该范围内计算结果的误差小于3%,且计算效率高。 展开更多
关键词 流体力学 初始相邻粒子数 聚能射流 sph
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