基于光滑粒子半隱式方法水流數(shù)學模型理論及應(yīng)用研究.pdf

1、光滑粒子半隱式(MPS)方法是一種新發(fā)展起來的水動力學數(shù)值方法,它以N-S方程為控制方程,在數(shù)值求解中以拉格朗日觀點的粒子方法為基礎(chǔ).該方法具有歐拉網(wǎng)格數(shù)值方法所不具備的一些優(yōu)勢,特別適合于自由表面有劇烈變形的流體運動的數(shù)值模擬,且對形狀復(fù)雜固邊界的模擬十分方便.研究該方法在水動力學數(shù)值模擬中的規(guī)律性既有較高的理論價值,又具有廣泛的應(yīng)用前景. 在已有MPS方法基礎(chǔ)上,改進了其理論模式.通過大量數(shù)值試驗,一方面探討了不同核子函數(shù)形

2、式對計算結(jié)果及數(shù)值穩(wěn)定性的影響,引入SPH方法中的三次樣條函數(shù)作為核子函數(shù)；另一方面,改進了原方法中梯度模型和擴散模型的計算形式,更合理地的表達了粒子間的作用關(guān)系. 運用改進的MPS粒子法水流數(shù)學模型模擬了垂向二維水柱倒塌過程,重點探討了水流黏滯系數(shù)和摩阻項對擋板壓力過程計算結(jié)果的影響,發(fā)現(xiàn)黏滯系數(shù)影響峰型的尖銳度,摩阻項影響壓力過程的相位.設(shè)計了水柱倒塌對擋板沖擊壓力的實驗裝置,完成了擋板壓力測試實驗.將數(shù)模實驗結(jié)果與實驗測試