基于CSPM方法对二维管嘴出流的数值模拟.pdf

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1、水利水电技术第47卷2016年第9期基于CSPM方法对二维管嘴出流的数值模拟顾声龙，吴玉帅，解宏伟，袁晓伟(青海大学水利电力学院，青海西宁810016)摘要：针对传统SPH方法计算效率低和计算精度差的问题，采用CSPM方法对二维管嘴出流问题进行了数值模拟，利用机群进行并行计算。结果表明：通过计算可得出一定精度的二维管嘴出流流态、出口断面流速、管嘴内压强分布以及水平喷射距离，并且证明了CSPM方法可以改善传统SPH方法数值不稳定性。所得成果可为同类研究提供参考。关键词：SPH；CSPM；出流；二维管嘴；数值模拟；并行计

2、算doi：10．13928／j．cnki．withe．2016．09．008中图分类号：TV675文献标识码：B文章编号：1000-0860(2016)09-0039-05CSPMmethod-basednumericalsimulationonoutflowfrom2一DpipenozzleGUShendong，WUYushuai，XIEHongwei，YUANXiaowei(SchoolofWaterResourceandEletricPower，QinghaiUniversity，Xining810016，Qi

3、nghai，china)Abstract：舢lningattheproblemoflowercalculationefficiencyandpoorcalculationaccuracyfromtheconventionalcalculationmethed--SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)，anumericalsimulationontheout』]owfrom2一DpipenozzleismadewiththemethodofSCPM(correctivesmoothedpa

4、rticlemethod)，andthentherelevantparallelcalculationiscarriedoutbycomputercluster．Theresultshowsthattheoutnowpattern，flowvelocitythroughtheoutletsection，pressuredistributioninsideofthenoz—zleandhorizontaljettingdistancewithcertainaccuraciesCanbeobtainedthrushthe

5、calculation，thusitisverifiedthatthemethodofCSPMCanimprovetheinstabilityofthenumericalvaluesgotfromtheconventionalSPHmethod．TheresultobtainedhereinCanprovideareferenceforthesimilarstudyconcerned．Keywords：SPH；CSPM；outflow；2一Dpipenozzle；numericalsimulation；paralle

6、lcalculation1研究背景光滑粒子水动力学方法(SPH)是一种无网格的拉格朗日粒子算法，与有限元法、有限差分法等基于网格的数值方法不同，它用一系列任意分布的粒子质点来代表整个连续介质流体并估计相应的偏微分方程，克服了很多基于网格的方法在求解过程中存在的问题，例如：网格方法在求解流动问题时，随着时间的推延为了获得追踪流动结构的高质量网格，需要不断地进行网格重构，这就需要消耗大量的时间；特别是对于物理量大梯度变化的流动问题，用网格方法求解会产生网格畸变；此外对于移动物质界面、自由表面流动等问题，应用网格方法求解时

7、也存在一些困难。在流体力学领域，SPH法WaterResourcesandHydropowerEn叫neoingV01．47No．9目前已被用于研究溃坝⋯、渗流呤J、自由表面流动口J、多相流H1等问题。SPH已成为水动力学中数值模拟的主要方法之一。传统SPH方法的精度由核近似和粒子近似不同格式所决定，并且与粒子分布密切相关。粒子的无规则分布，甚至是局部区域的紊乱，可能导致可观的误差。误差在计算过程中逐渐传播放大，从而导致整个计算上的数值不稳定现象。收稿日期：2015-10-29基金项目：国家自然基金面上基金(5147

8、9087)；水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放研究基金资助课题(sesklhse一2015一B-02)；青海大学科研项目(F160024)。作者简介：顾声龙(1982一)，男，副教授，博士。顾声龙，等∥基于CSPH方法对二维冒嘴出流的数值模拟针对以上不足，本文利用CSPM(CorrectiveSmoothedParticleMethod)