sph边界处理中两种排斥力模型的对比分析

《sph边界处理中两种排斥力模型的对比分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第18卷第1-2期船舶力学V0l_18No．1—22014年2月JournalofShipMechanicsFeb．2014文章编号：1007—7294(2014)01—0037—08SPH边界处理中两种排斥力模型的对比分析上官子柠，马庆位2，韩端锋(1哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001；2伦敦城市大学工程及数学科学学院，伦敦英国ECIV0HB)摘要：边界排斥力模型是SPH算法中固壁边界施加的方法之一，可以有效地防止粒子穿透边界，并且适用于处理复杂的边界问题。文章以Lennard-Jones和法向排斥力两

2、种经典模型，模拟了二维溃坝，并在传统的法向排斥力模型基础上，增加了修正项，用以防止在计算时出现奇点导致运算崩溃。通过分析两种排斥力模型得到的流体粒子速度矢量，以及与相关文献、试验数据进行对比可知，前者对临近边界的流体粒子有较大的扰动，导致粒子运动紊乱、流动受阻，后者则更适用于SPH的计算。关键词：光滑粒子流体动力学；固壁边界；边界排斥力模型；溃坝中图分类号：0351．2文献标识码：Adoi：10．3969~．issn．1007—7294．2014．h1．005Comparnis(onsoftwWoOre,pulsiv

3、emodelsftOorboundarytreatmentinSPHSHANGGUANZi-ning，MAQing-wei，HANDuan-feng’(1CollegeofShipbuildingEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China；2SchoolofEngineeringandMathematicalSciences，CityUniversityLondon，UKEC1VOHB)Abstract：Boundaryrepulsivemod

4、elisoneofthemethodsforrigidboundarytreatmentinsmoothedparti-clehydrodynamics(SPH)algorithm，whichcaneffectivelypreventparticlesfrompenetration，andissuit-ablefordealingwithcomplicatedboundaryissues．Inthispaper，twoclassicalmodelsLennard-Jonesandnormalrepulsivemode

5、lareusedtosimulatethetwo—dimensionaldambreak，andacorrectiontermisaddedtothenormalrepulsivemodeltopreventsingularityoccurinthecalculationresultingcomputecrash．Byanal-ysisofthefluidparticlevelocityvectorofthetwoboundarymodel，andcomparingwiththeexperimentalda—tash

6、owsthattheLennard-Jonesmodelhasalargerdisturbancetothefluidparticlesnearboundary，result—inginparticlemovementdisorderedandflowblocked，whilethenormalrepulsivemodelismoresuitableforSPH．Keywords：SPH；solidboundary；boundaryrepulsivemodel；dam-break1引言光滑粒子流体动力学方法是一种无网

7、格的拉格朗13算法，该方法由Lucy和Gingold于1977年提收稿日期：2013—10—23基金项目：国家自然科学基金资助项目(漂浮式风浪能混合利用系统水动力性能研究)(51379051)作者简介：上官子柠(1987-)，男，哈尔滨工程大学博士研究生，E-maihsgzn@163．com；马庆位(1955一)，男，教授，博士生导师。38船舶力学第l8卷第1-2期出并应用于天体物理学问题。随后被广泛地推广和应用于固体力学和流体力学之中。与传统的网格法不同，SPH方法不受网格的限制，理论上可以用于处理强冲击、大变形问

8、题。该方法使用具有密度、压力、内能、速度等物理量的粒子来代表所模拟的介质，并遵循控制方程运动，之后将控制方程离散成一组常微分方程来求解。近些年来SPH方法取得了很快的发展，但仍存在一些尚未解决的问题，尤其是固壁边界的处理，至今仍未有一个公认合理的方法出现，国内外学者在研究中分别提出了不同的边界处理方法，但每一种仍存在其局限性。Monaghan[