弱可压缩SPH结合粒子正则化技术的稳定性与精度
流体动力学
2022-04-05 v2 计算物理
摘要
本文提出并验证两种用于光滑粒子流体动力学（SPH）数值方法的新粒子正则化技术，以改善其自由表面流模拟的稳定性与精度。我们引入了最近在移动粒子半隐式（MPS）方法背景下提出的动态成对粒子碰撞（DPC）正则化技术的一般形式[1]。DPC与标准粒子位移（PS）技术耦合产生了一种混合方法，我们提议用其缓解自由表面与飞溅区域的粒子聚集问题。我们在四个基准案例上验证所提技术：（i）振荡液滴，（ii）二维水坝溃决，（iii）二维水体晃动，以及（iv）三维水坝溃决撞击刚性障碍物。我们评估它们对测试案例稳定性、精度与守恒特性的影响。结果的定性与定量分析表明，尽管简单，与标准及新改进混合PS方法相比，DPC技术在减少空间无序和捕捉冲击事件上更有效。尽管混合PS技术改善了自由表面粒子分布，仍受PS方程不一致实现的困扰，其在长期模拟中非物理地增加流体体积并违反势能守恒。总体而言，守恒DPC算法被证明是模拟此类高动态自由表面流的简单高效替代正则化技术。
引用
@article{arxiv.2110.10076,
title = {Stability and accuracy of the weakly compressible SPH with particle regularization techniques},
author = {Mojtaba Jandaghian and Herman Musumari Siaben and Ahmad Shakibaeinia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.10076},
year = {2022}
}
备注
51 Pages, 24 Figures, 1 Graphical Abstract, Accepted Manuscript