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1、JournalofMechanicalStrength2010,32(1):1482152●研究简报●X光滑质点流体动力学方法中数值断裂的防止PREVENTIONOFNUMERICALFRACTUREINSMOOTHEDPARTICLEHYDRODYNAMICSMETHOD陈刘定XX1,2姚磊江XXX1李自山1,2郑洁1,2童小燕1徐绯2(1.西北工业大学无人机特种技术重点实验室,西安710065)(2.西北工业大学航空学院,西安710072)1,211,21,212CHENLiuDingYAOLeiJiangLIZiShanZHENGJieTONGXiaoYanXU
2、Fei(1.NationalLaboratoryofUAVSpecialTechnology,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072,China)(2.SchoolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072,China)摘要为解决光滑质点流体动力学方法数值模拟过程中出现的数值断裂问题,提出一种基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图的粒子产生和消除技术,对产生数值断裂的区域重新布点。同时讨论此技术实施过程
3、中伴随的质量、动量和能量守恒问题的解决办法。通过典型数值算例的模拟分析可以看出,粒子产生和消除技术可以有效地解决数值断裂问题。当考察程序的相对运行时间随模型粒子数目的变化时发现,只使用粒子产生技术时,由于粒子数目大量增加使程序运行时间急剧增加。而同时使用粒子产生和消除技术时,由于粒子数目基本不变,使程序运行时间只增加百分之十左右。当考察在整个程序的运行过程中模型总能量的变化时发现,使用文中提出的守恒问题解决办法,可以基本保证能量始终守恒。关键词光滑质点流体动力学数值模拟数值断裂Delaunay三角剖分Voronoi图中图分类号O347.3TB115AbstractTo
4、solvetheproblemofnumericalfractureintheprocessofnumericalsimulationofsmoothedparticlehydrodynamicsmethod,basedonDelaunaytriangulationandVoronoidiagram,anewtechniqueofparticlegenerationandparticleeliminationwaspre2sentedtoredistributethescatteredparticlesofthenumericalfractureregion.Andm
5、eanwhile,theconservationofmass,momentumandenergywerediscussed.Twotypicalnumericalexamplesweresimulatedandtheresultsshowthattheproblemofnumericalfractureissolvedeffectively.Wheninvestigatethechangeofrelativeruntimealongwiththeparticlenumberofthemodel,ifonlyuseparticlegen2erationtechnique
6、,duetotheincreaseofparticlenumber,theruntimegoupsharply.Butifbothoftheparticlegenerationandparticleeliminationtechniquesareused,becauseoftheinvariabilityofparticlenumber,theruntimeincreasesbyonlyabout10%.Thispercent2ageisacceptableobviously.Wheninvestigatethechangeoftotalenergyallthroug
7、htheprocess,resultsshowthatthetotalenergyisal2mostthesamefrombeginningtotheendofthewholeprocess.KeywordsSmoothedparticlehydrodynamics;Numericalsimulation;Numericalfracture;Delaunaytriangulation;VoronoidiagramCorrespondingauthor:CHENLiuDing,E2mail:chenliuding@hotmail.com,Tel:+86
