将有限体积法边界条件算法融入欧拉光滑粒子流体动力学框架
计算工程、金融与科学
2023-12-07 v1
摘要
有限体积法（FVM）是一种广泛使用的基于网格的技术，以其计算效率和精度著称，但它在网格生成以及处理复杂边界界面或条件方面存在显著缺陷。另一方面，光滑粒子流体动力学（SPH）方法作为一种流行的无网格替代方案，本质上避免了网格生成，并能得到更平滑的数值结果，但代价是计算效率较低。因此，许多研究人员策略性地结合了这两种方法的优势来研究复杂流动现象，这种协同作用已产生精确且计算高效的结果。然而，涉及这两种方法弱耦合的算法往往复杂，存在通用性、实现以及硬件与编码结构相互适应方面的问题。因此，在统一框架中实现FVM和SPH的稳健强耦合至关重要。由于Wang的工作中这两种方法的边界算法不同，在统一的SPH框架内建立两者强耦合的关键步骤在于将FVM边界算法融入欧拉SPH方法。本文在欧拉SPH方法中提出了一种简单的算法，该算法基于零阶一致性原理，在算法上等价于FVM中的算法。此外，几个数值算例（包括欧拉SPH方法中具有各种边界条件的完全可压缩和弱可压缩流动）验证了所提算法的稳定性和精度。
引用
@article{arxiv.2312.03542,
title = {Incorporating the algorithm for the boundary condition from FVM into the framework of Eulerian SPH},
author = {Zhentong Wang and Oskar J. Haidn and Xiangyu Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.03542},
year = {2023}
}
备注
36 pages, 12 figures and 3 tables