一种消除弱可压缩流体SPH中拉伸不稳定性的自适应方法
计算工程、金融与科学
2023-07-13 v1
摘要
光滑粒子流体动力学（SPH）受拉伸不稳定性现象的困扰，即出现短波长零能量模态，导致粒子发生非物理聚集。该不稳定性的根源在于紧支撑核函数导数的形状，其在某些情况下可能产生粒子相互作用中的负刚度。本工作提出了一种自适应算法，以消除弱可压缩流体SPH中的拉伸不稳定性。其中，采用B样条函数作为SPH核函数，并对B样条的节点进行自适应调整以改变核的形状，从而满足与稳定性相关的条件。节点偏移准则基于影响域内粒子的运动。这使得在粒子位置发生过度重排的流体问题中能够防止不稳定性。对Oldroyd B流体材料模型进行了一维频散分析，以展示该算法如何防止短波长的不稳定性同时确保大波长的精度。该方法的效能通过若干基准流体动力学仿真得到验证，其中考虑了粘弹性Oldroyd B材料模型和无粘性欧拉流体材料模型。
引用
@article{arxiv.2307.05960,
title = {An adaptive approach to remove tensile instability in SPH for weakly compressible fluids},
author = {Kanishka Bhattacharya and Tapan Jana and Amit Shaw and L. S. Ramachandra and Vishal Mehera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05960},
year = {2023}
}