典型自由面流动问题的SPH-ALE数值模拟

应用基于黎曼解的SPH-ALE方法对两种典型自由面流动问题进行数值模拟,并提出一种一阶核函数修正压力计算方法,通过对临近边界的水粒子压力进行核积分,近似估算固壁边界压力.给出不同时刻的流场压力分布及自由液面演化过程,将计算结果与相关的试验值及数值解进行对比,分析结果表明:SPH-ALE方法较传统SPH方法在流场压力计算精度上有较大的改进,在处理强非线性自由面流动问题时能够达到较高的精度.

SPH-ALE方法在数值造波中的应用研究

应用传统的SPH方法处理数值造波问题有一定的局限性,波浪在传播过程中由于能量耗散会出现衰减,且粒子压力场存在数值震荡。该文基于SPH-ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法,提出了一种适用于黎曼解算法的时间积分方法,详细论述了对自由面粒子的捕捉方法。采用SPH-ALE方法分别对规则波传播、强非线性波的破碎、孤立波生成及在斜坡上的破碎进行了数值模拟。模拟结果表明,该方法可以有效地解决波浪衰减及压力场不稳定问题,并且可以有效捕捉波浪破碎的瞬时形态。

二维楔形体入水的SPH-ALE数值模拟

采用基于黎曼解的SPH-ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法对二维楔形体入水的初期过程进行了数值模拟,提出了一种法向排斥力模型与核函数修正相结合的方法来处理固壁边界,用以防止模拟过程中水粒子穿越固壁边界,并通过对核半径影响范围内的水粒子压力积分得到边界处的压力值。给出了楔形体边界处流场的压力变化特征与楔形体的速度变化时历图,并与相关的理论值及试验值进行了对比验证。