解决SPH方法应力不稳定问题的改进方法

论文摘要

文章研究了光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法中的应力不稳定问题,将改进的核函数和改进的动量方程的离散形式相结合,提出一种能同时改善压应力和拉应力不稳定性的方法。针对应力不稳定产生的原因,即应力不稳定性与应力状态和核函数有关,首先提出了一种改进的核函数来解决流体中的压应力不稳定问题,并将其应用到计算机图形学的流体模拟中,对二维和三维溃坝进行仿真实验,并与其他方法进行比较,结果表明,该方法的稳定性和模拟效率都有明显提高。为了同时改善压应力和拉应力的不稳定性,对动量方程的离散形式进行改进,把拉伸状态下的吸引力转化为排斥力,使得排斥力随粒子间距减小而增大,避免了原先吸引力造成的粒子聚集现象,有效改善了拉应力不稳定性。二维液滴在受到表面张力作用下形变的仿真实验效果验证了文中方法能使液滴粒子分布更均匀,稳定性大大提高。

论文目录

• 1 传统SPH方法
•   1.1 SPH基本公式
•   1.2 控制方程
•   1.3 应力不稳定的原因
•     （1） 压应力不稳定。
•     （2） 拉应力不稳定。
• 2 应力不稳定处理
•   2.1 压应力不稳定的处理
•   2.2 拉应力不稳定的处理
• 3 实 验
•   3.1 二维溃坝模拟
•   3.2 三维溃坝模拟
•   3.3 二维液滴形变模拟
• 4 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 陈薇,朱晓临

关键词: 光滑粒子流体动力学方法,核函数,动量方程,压应力不稳定,拉应力不稳定

来源: 合肥工业大学学报(自然科学版) 2019年11期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学,信息科技

专业: 力学,计算机软件及计算机应用

单位: 合肥工业大学数学学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(61272024)

分类号: TP391.41;O35

页码: 1576-1584

总页数: 9

文件大小: 2335K

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