基于不可压缩光滑粒子流体动力学与对数构象公式的高魏森贝格数模拟
流体动力学
2022-06-06 v2
摘要
黏弹性流动广泛存在，其数值模拟对一系列工业应用十分重要。由于聚合应力场中存在指数梯度，若处理不当会导致灾难性不稳定性，黏弹性流动的模拟比牛顿流动更具挑战性。克服此问题的关键进展是对数构象公式，该方法已应用于多种数值方法，但此前未应用于光滑粒子流体动力学(SPH)。本文提出一种针对黏弹性流动的二维不可压缩 SPH 算法，首次将对数构象公式与弹性-黏性应力分裂(EVSS)技术结合。所得格式能够实现高魏森贝格数下的流动模拟（对泊肃叶流准确至 Wi=85）。该方法稳健，能处理内部与自由表面流动，以及一系列线性和非线性本构模型。考虑了若干测试用例，包括周期性圆柱阵列绕流与射流屈曲。相较于先前针对黏弹性流动的 SPH 算法，这代表了能力的显著阶跃变化，并有望模拟广泛崭新且具挑战性的应用。
引用
@article{arxiv.2009.12245,
title = {High Weissenberg number simulations with incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics and the log-conformation formulation},
author = {Jack King and Steven Lind},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.12245},
year = {2022}
}
备注
submitted to JNNFM Sept. 2020, revised March 2021