导读:本文包含了自由表面流动论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:SPH,大变形,自由表面,密度梯度正则化
自由表面流动论文文献综述
贺亚明[1]（2017）在《SPH的改进及其在自由表面流动问题中的应用》一文中研究指出光滑粒子动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)是一种纯拉格朗日形式的无网格粒子数值计算方法,计算过程仅需粒子信息即可,不用依赖网格的辅助计算;加之其能够方便地处理大变形运动、可变形边界、运动交界面等问题和追踪自由表面,近年来在流体动力学领域取得了迅猛发展。针对网格方法在处理自由表面流动问题时常出现的网格拓扑困难、计算效率低、不能准确追踪自由边界面以及严重的数值耗散等缺陷,本文深入研究了SPH算法的改进方案及其在自由表面流动问题中的应用,主要的内容如下:(1)系统介绍了SPH算法的基本思想,根据N-S方程组推导创建了SPH形式的流体动力学数学模型;同时对传统SPH方法相关的数值处理技术做了详细介绍,讨论了状态方程、人工粘度、边界处理、时间积分等方面的内容;并简要阐述了SPH计算程序的基本结构、计算流程和本文所编SPH程序的特点。(2)针对SPH方法在计算自由表面流动问题上存在的不足,深入研究了数值处理技术方面的改进措施。本文提出一种对密度梯度进行正则化校正的方法,使数值震荡的问题明显改善;借鉴MPS的相关数值技巧对边界虚粒子的压力进行计算,有效降低了壁面附近粒子的失真现象;同时提出一种适合动态光滑长度计算的搜索算法,极大提高了程序的自适应能力和计算精度;另外本文还对比了B-spline、Quintic以及改进型Quintic叁种光滑函数下SPH方法的计算效率和精度,结果表明:改进的Quintic光滑函数的综合性能最好;而针对SPH计算过程的不稳定性缺陷,本文从应力和表面张力两个方面分析了处理方案。(3)针对从实际问题抽象出的一系列典型溃坝问题进行了数值模拟。本文分别对二维干坝、湿坝、障碍溃坝以及叁维无挡板和有挡板的溃坝问题较为成功进行了数值计算,分析了坍塌水柱的瞬态波前变化情况、速度分布和压力分布情况,并与前人文献的实验结果进行对比,分析了本文改进算法的优势及在该领域计算中尚存在的不足。本文基于传统SPH算法对其在计算自由表面流问题方面进行了部分算法改进,并成功运用改进的SPH算法模拟了一系列溃坝问题,经分析后证明本文改进的SPH数值算法可以高效且比较准确的模拟溃坝这一典型自由表面流动问题。(本文来源于《湘潭大学》期刊2017-06-05）
刘维平[2]（2017）在《SPH方法在自由表面流动数值模拟中的应用》一文中研究指出光滑粒子流体动力学(Smooth Particle Hydrodynamics Method,SPH)方法是一种纯拉格朗日形式的无网格粒子法。该方法在解决自由表面大变形运动、复杂边界流动问题及多连通域内流体流动问题等方面具有显着的优势,有很好的发展前景。本文采用SPH方法对溃坝洪水流动、滑坡涌浪等自由表面流动现象进行数值模拟。本文首先介绍光滑粒子流体动力学(SPH)的发展背景及SPH方法在溃坝、滑坡涌浪等自由表面流动问题研究中的应用现状。详细地介绍了SPH方法的基本原理及关键技术,包括核函数的选择、光滑长度、边界处理、时间积分、粒子搜索方法及物理粘度,推导出SPH形式的流体动力学N-S基本方程组。然后基于SPH方法基本原理建立二维溃坝水槽数值模型,采用预测—校正法(分数步长法)求解弱可压缩流体SPH方程组,成功地模拟出溃坝水体自由表面变形、飞溅、融合、卷浪等复杂自由表面现象。模拟结果和Stoker理论解、实验数据吻合较好,验证了模型的有效性。在河道整治工程及水电工程常常会设置消能坎挑流防洪,本文研究了上、下游不同水深时的溃坝水体流态和水体相互混掺的形态变化以及在下游设置不同形状障碍物时的消能效果。水体具有叁维性,本文还建立叁维SPH水槽数值模型对消能坎的消能效果进行模拟,包括消能坎不同距离、是否开口、不同迎水坡度的工况下水体运动状态以及水体与结构建筑物相互作用的比较。滑坡是在一定条件下发生的自然现象,这些条件包括暴雨、地震、腐蚀冲刷及洪水等。影响滑坡涌浪的因素有很多,本文选取叁个主要的因素:滑块体积、水深及滑速进行研究。建立了二维滑坡涌浪数值水槽模型,对滑坡涌浪的过程进行数值模拟,计算了涌浪高度、压力场及涡量场等。最后对SPH方法中存在的一些缺陷和目前研究中的不足进行了分析,指出了今后的研究方向和发展趋势。由于目前数值模拟计算方面还没有专门的SPH法商业软件,本文所建立的数值模型均采用FORTRAN语言编写程序实现,成功应用SPH方法对溃坝、滑坡涌浪等自由表面流动问题进行了数值模拟。SPH方法是研究水体运动的还在发展的数值方法,可为预估和应对溃坝洪水波及滑坡涌浪等地质灾害提供一种有效的研究方法,具有理论研究价值和实用意义。(本文来源于《重庆大学》期刊2017-05-01）
许晓阳[3]（2016）在《剪切变稀自由表面流动问题的不可压SPH模拟》一文中研究指出为解决传统弱可压光滑粒子动力学(SPH)方法中,密度的微小变化能引起压力的非物理振荡,发展了一种新的不可压SPH方法,并将其推广到剪切变稀自由表面流动问题的数值模拟中。该方法采用压力Poisson方程求解流体压力,流体控制方程则通过分数步长法进行求解。首先,利用不可压SPH方法模拟了牛顿液滴在水平固壁上的铺展现象,并通过与文献结果的比较,验证了不可压SPH方法模拟自由表面流的有效性;随后,对牛顿液滴和剪切变稀液滴在倾斜固壁上的铺展现象进行了不可压SPH模拟,并讨论了两种液滴铺展现象的不同流动特征。数值结果表明,不可压SPH方法不仅能够有效克服弱可压SPH方法所产生的压力振荡问题,并且能够成功推广到剪切变稀自由表面流的数值模拟中。(本文来源于《陕西理工学院学报(自然科学版)》期刊2016年03期）
周浩,徐志宏,邹顺,汤文辉[4]（2015）在《SPH并行计算方案及其在自由表面流动模拟中的应用》一文中研究指出针对光滑粒子动力学主要计算量是近邻粒子搜索这一特点,提出了一种基于粒子分解的光滑粒子动力学并行计算方案。利用该方案可以方便地将任意串行光滑粒子动力学代码并行计算,而且每一个时间步内的信息传递量只和粒子总数有关,而和粒子的分布无关,因而特别适合于自由表面流动等大变形问题的并行数值模拟。对一个粒子总数为40万的叁维溃坝问题的模拟结果表明:此方案能达到的最大加速比约为16,这一结果可能比空间分解方案(不考虑动态负载均衡)更优。(本文来源于《国防科技大学学报》期刊2015年04期）
吕彪,王志平,黎国森,李少希[5]（2014）在《完全叁维自由表面非静水压力流动数学模型Ⅰ:算法》一文中研究指出为准确模拟具有自由表面的非静水压力水波流动问题,本文采用有限体积法,在交错的、z坐标网格体统下,求解叁维Navier-Stokes方程,建立了完全叁维非静水压力水波流动数学模型。动量方程的对流-扩散项采用守恒的Euler方法离散,使模型具有守恒性的特点。为了减少垂向分层以及计算代价,采用对垂向动量方程积分的方法,与传统的垂向分层的叁维非静水压力模型相比,模型考虑了表层非静压的影响。模型具有简单、守恒和高效的特点。(本文来源于《水力发电学报》期刊2014年03期）
吕彪,白玉川,黎国森,李少希[6]（2014）在《完全叁维自由表面非静水压力流动数学模型Ⅱ:验证》一文中研究指出给出作者建立的完全叁维自由表面流动模型的守恒性数学证明。模型对结构化和非结构化网格都是适应的,当采用非均匀的平面二维网格时,模型具有一阶精度,而采用均匀的平面二维网格时具有二阶精度。通过叁维线性驻波、椭圆形浅滩上波浪的传播和渤海潮流运动叁个算例对模型进行检验,计算结果与解析解和实测值吻合较好,表明本文模型在垂向分很少层(2-5层)就能够准确模拟具有强叁维流动特性的自由表面流动问题的能力和具有良好的复杂边界适应性。(本文来源于《水力发电学报》期刊2014年03期）
李晓杰,马理强,丁技峰,岳喜凯[7]（2013）在《基于改进SPH方法的自由表面流动问题的数值模拟》一文中研究指出针对传统光滑粒子动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在边界区域以及粒子分布不均匀的区域精度和稳定度较差的问题,对传统SPH方法中的密度近似方程进行了修正,运用改进的SPH方法对自由表面流动问题进行了数值模拟.结果表明:改进的SPH方法完整地得到了水流与障碍物及壁面相互作用而产生的水花飞溅、融合等复杂的自由表面变化特征,模拟结果与VOF(Volume of Fluid)方法得到的结果基本一致.(本文来源于《中北大学学报(自然科学版)》期刊2013年06期）
陈善群,廖斌[8]（2013）在《基于SPS-SPH方法的自由表面流动数值模拟(英文)》一文中研究指出SPS-SPH方法是为了克服经典SPH方法中人工粘性过于分散的缺点,以及克服改进的SPH方法中层流粘性不能准确捕捉湍流流体运动的不足。该方法借鉴大涡模拟方法的思想提出了一个亚粒子尺度(Sub-Particle Scale,简称SPS)涡粘性项并将它附加在Morris的层流粘性项之后。分别采用SPS-SPH方法和经典SPH方法对2D溃坝问题进行数值模拟并与实验数据进行了比较,结果表明,SPS-SPH方法的计算结果比经典SPH方法更加接近实验结果,该方法合理可靠,能够应用于数值模拟自由表面流动的相关问题。将SPS-SPH方法进一步运用于求解二维和叁维典型自由表面流动问题,计算结果表明,SPS-SPH方法对于自由表面流动的数值模拟问题具有较高的精确度,对解决此类问题有较大的参考价值。(本文来源于《船舶力学》期刊2013年09期）
向浩,陈斌[9]（2013）在《采用SPH核函数的MPS方法在非牛顿自由表面流动模拟中的应用》一文中研究指出移动粒子半隐式法[1](Moving Particle semi-implicit,MPS)和光滑粒子流体动力学[2](Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法是近年来广泛应用于自由表面流动的粒子方法。这类方法的基本思想是将流场离散为一系列具有质量、动量等物理量的流体粒子,利用核函数计算粒子之间的相互作用。由于不需要网格,粒子方法在模拟自由表面流动时具有独特的优势。SPH方法的微分算子离(本文来源于《第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013论文集》期刊2013-08-23）
张传虎,陈松贵,孙其诚,金峰[10]（2013）在《宾汉姆流体的叁维自由表面流动模拟:基于多松弛格子玻尔兹曼方法(MRT-LB Model)》一文中研究指出首先实现了模拟叁维宾汉姆流体自由表面流动的算法,亦即采用数值稳定性更好地多松弛格子玻尔兹曼方法模拟宾汉姆流体,使用质量追踪法构建自由表面。进行了新拌水泥砂浆的坍落度试验,记录了坍落过程,测量了坍落后的最终砂浆形状。随后对坍落度试验进行了模拟,结果表明数值模拟的坍落过程与试验记录相符,坍落的砂浆最终形状与试验结果和理论结果均吻合较好,证明了算法能较为准确地模拟砂浆坍落过程。该算法进一步用于模拟自密实砂浆在L型槽以及堆石体构成的多孔介质中的(本文来源于《中国力学大会——2013论文摘要集》期刊2013-08-19）
自由表面流动论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
光滑粒子流体动力学(Smooth Particle Hydrodynamics Method,SPH)方法是一种纯拉格朗日形式的无网格粒子法。该方法在解决自由表面大变形运动、复杂边界流动问题及多连通域内流体流动问题等方面具有显着的优势,有很好的发展前景。本文采用SPH方法对溃坝洪水流动、滑坡涌浪等自由表面流动现象进行数值模拟。本文首先介绍光滑粒子流体动力学(SPH)的发展背景及SPH方法在溃坝、滑坡涌浪等自由表面流动问题研究中的应用现状。详细地介绍了SPH方法的基本原理及关键技术,包括核函数的选择、光滑长度、边界处理、时间积分、粒子搜索方法及物理粘度,推导出SPH形式的流体动力学N-S基本方程组。然后基于SPH方法基本原理建立二维溃坝水槽数值模型,采用预测—校正法(分数步长法)求解弱可压缩流体SPH方程组,成功地模拟出溃坝水体自由表面变形、飞溅、融合、卷浪等复杂自由表面现象。模拟结果和Stoker理论解、实验数据吻合较好,验证了模型的有效性。在河道整治工程及水电工程常常会设置消能坎挑流防洪,本文研究了上、下游不同水深时的溃坝水体流态和水体相互混掺的形态变化以及在下游设置不同形状障碍物时的消能效果。水体具有叁维性,本文还建立叁维SPH水槽数值模型对消能坎的消能效果进行模拟,包括消能坎不同距离、是否开口、不同迎水坡度的工况下水体运动状态以及水体与结构建筑物相互作用的比较。滑坡是在一定条件下发生的自然现象,这些条件包括暴雨、地震、腐蚀冲刷及洪水等。影响滑坡涌浪的因素有很多,本文选取叁个主要的因素:滑块体积、水深及滑速进行研究。建立了二维滑坡涌浪数值水槽模型,对滑坡涌浪的过程进行数值模拟,计算了涌浪高度、压力场及涡量场等。最后对SPH方法中存在的一些缺陷和目前研究中的不足进行了分析,指出了今后的研究方向和发展趋势。由于目前数值模拟计算方面还没有专门的SPH法商业软件,本文所建立的数值模型均采用FORTRAN语言编写程序实现,成功应用SPH方法对溃坝、滑坡涌浪等自由表面流动问题进行了数值模拟。SPH方法是研究水体运动的还在发展的数值方法,可为预估和应对溃坝洪水波及滑坡涌浪等地质灾害提供一种有效的研究方法,具有理论研究价值和实用意义。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
自由表面流动论文参考文献
[1].贺亚明.SPH的改进及其在自由表面流动问题中的应用[D].湘潭大学.2017
[2].刘维平.SPH方法在自由表面流动数值模拟中的应用[D].重庆大学.2017
[3].许晓阳.剪切变稀自由表面流动问题的不可压SPH模拟[J].陕西理工学院学报(自然科学版).2016
[4].周浩,徐志宏,邹顺,汤文辉.SPH并行计算方案及其在自由表面流动模拟中的应用[J].国防科技大学学报.2015
[5].吕彪,王志平,黎国森,李少希.完全叁维自由表面非静水压力流动数学模型Ⅰ:算法[J].水力发电学报.2014
[6].吕彪,白玉川,黎国森,李少希.完全叁维自由表面非静水压力流动数学模型Ⅱ:验证[J].水力发电学报.2014
[7].李晓杰,马理强,丁技峰,岳喜凯.基于改进SPH方法的自由表面流动问题的数值模拟[J].中北大学学报(自然科学版).2013
[8].陈善群,廖斌.基于SPS-SPH方法的自由表面流动数值模拟(英文)[J].船舶力学.2013
[9].向浩,陈斌.采用SPH核函数的MPS方法在非牛顿自由表面流动模拟中的应用[C].第十六届全国流体力学数值方法研讨会2013论文集.2013
[10].张传虎,陈松贵,孙其诚,金峰.宾汉姆流体的叁维自由表面流动模拟:基于多松弛格子玻尔兹曼方法(MRT-LBModel)[C].中国力学大会——2013论文摘要集.2013