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巴斯蒂安·维尔德尔曼;科赫、雷纳;沃纳·克雷布斯;鲍尔，汉斯·乔格

SPH中渗透边界条件的一种方法。 （英语） Zbl 07515454号

J.计算。物理学。 444，文章ID 110562，37 p.（2021）。
小结：与预测多相流的有限体积（FV）方法相比，平滑粒子流体动力学（SPH）具有内在优势，因为基于控制体积的拉格朗日描述，这些界面的自然平流避免了流体相界面重建的需要。然而，即使在大多数工程问题中需要域入口和出口，可渗透边界条件在处理SPH时也不太容易。在这项工作中，我们提出了一个基于重影粒子的弱可压缩SPH可渗透边界条件的新框架。该方法的主要特点是应用了Navier-Stokes特征边界条件（NSCBC）以及边界处的粒子质量生成和去除程序。这种方法能够应用非反射边界条件，并冗余了从外部缓冲区到内部区域平流重影粒子的需要。此外，颗粒质量变化可以与边界处定义的质量通量精确平衡。此外，我们提出了一种新的方法来设置虚粒子状态，该方法基于对位于内部域和域边界上的粒子状态的外推。我们用一维和二维测试用例验证了所提出的渗透边界框架。主要发现如下。由于区域边界处粒子质量的产生和去除，由于非最佳粒子分布，引入了虚假振荡。在我们的工作中，使用现有的稳定方案以及上述在可渗透边界设置虚粒子状态和粒子质量的新方法，将这些振荡减少到可接受的水平（相对于流体动力学变量的值，从（1乘以10^{-5}）到（1乘以10 ^{-4}）。我们观察到，用该方法获得的解与用FV方法获得的解析解和数值解非常一致。所提出的设置虚粒子状态的方法对于实现粒子质量变化和穿过可渗透界面的质量通量之间的完美平衡以及稳态和解的时间精度是必不可少的。此外，渗透边界处的压力反射率与NSCBC方法的理论非常吻合。此外，对于SPH-FV耦合模拟，与FV方法相比，我们可以证明非常一致，并且我们的方法能够在不引入虚假流动行为的情况下处理渗透耦合界面处的显著流动不稳定性和梯度。

MSC公司：

7.6亿 流体力学基本方法
6500万 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
76天xx 不可压缩粘性流体

关键词：

光滑粒子流体力学;渗透边界条件;特征边界条件;FV和SPH方法的耦合;颗粒质量变化;质量守恒
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{B.Werdelmann}等人，《计算杂志》。物理学。444，文章ID 110562，37 p.（2021；Zbl 07515454）
全文： 内政部

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