×
欧阳、振宇；于兆生；Khoo、Boo Cheong；王迪；范廷恩，Nhan

混合平滑粒子流体力学耦合到粒子流的虚拟域方法及其在三维打印过程中的应用。 （英语） Zbl 07536796号

J.计算。物理。 463，文章ID 111312，22 p.（2022）.
摘要：提出了一种用于颗粒流动模拟的混合平滑粒子流体力学（SPH）方法，该方法与直接驱动虚拟域（FD）方法相耦合。该方法在计算颗粒-流体相互作用力方面是有效的，并使用核插值函数来实现流体和颗粒之间的动量交换。采用高阶插值方案来保持核函数的一致性和准确性。我们首先通过模拟雷诺数为20到200的圆柱绕流基准来测试我们的方法，并获得收敛结果，包括准确的升力和阻力系数、斯特鲁哈尔数、再循环气泡长度和分离角。随后，我们验证了我们对典型颗粒流的新方法，包括Couette流中中性浮子圆柱的运动、平面Poiseuille流中中性浮子圆柱的移动、通道中圆柱体的沉降以及Couette流动中中性浮球细长粒子的运动。与现有的实验数据、其他数值结果以及可用的理论解吻合良好，表明了新方法的准确性和鲁棒性。随后，我们将SPH-FD应用于模拟三维打印过程中的细长纤维，在模拟某些工业过程的颗粒流动方面显示出良好的潜力和优势。

引用于1文件

MSC公司：

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

关键词：

光滑粒子流体力学；虚拟域（FD）方案；颗粒物流量；三维（3D）打印过程

软件：

对偶SPhysics
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{Z.Ouyang}等人，J.Compute。物理。463，文章ID 111312，第22页（2022；Zbl 07536796）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 赖，M。；Peskin，C.S.，《一种形式上具有二阶精度和降低数值粘性的浸没边界法》，J.Compute。物理。，160, 2, 705-719 (2000) ·Zbl 0954.76066号
[2] Kim，J。；Kim，D。；Choi，H.，《模拟复杂几何形状流动的浸没边界有限体积法》，J.Compute。物理。，171, 1, 132-150 (2001) ·Zbl 1057.76039号
[3] Uhlmann，M.，《模拟颗粒流的直接强迫浸没边界法》，J.Compute。物理。，209, 2, 448-476 (2005) ·Zbl 1138.76398号
[4] 格洛温斯基，R。；潘·T。；Periaux，J.，Dirichlet问题和应用的虚拟域方法，计算。方法应用。机械。工程，111，3-4，283-303（1994）·Zbl 0845.73078号
[5] 格洛温斯基，R。；潘·T。；赫斯拉，T。；Joseph，D.，《颗粒流的分布式拉格朗日乘子/虚拟域法》，国际J·Multiph出版社。流量，25，5，755-794（1999）·Zbl 1137.76592号
[6] 格洛温斯基，R。；潘·T。；赫斯拉，T。；Joseph博士。；Périaux，J.，《运动刚体不可压缩粘性流直接数值模拟的虚拟域方法：颗粒流应用》，J.Compute。物理。，169, 2, 363-426 (2001) ·兹比尔1047.76097
[7] 于，Z。；邵，X。；Wachs，A.，《传热颗粒流的虚拟域方法》，J.Compute。物理。，217, 2, 424-452 (2006) ·Zbl 1160.76382号
[8] 于，Z。；Shao，X.，《颗粒流的直接模拟虚拟区域法》，J.Compute。物理。，227, 1, 292-314 (2007) ·Zbl 1280.76052号
[9] 米塔尔·R。；Iaccarino，G.，《浸入式边界方法》，Annu。流体力学版次。，37, 1, 239-261 (2005) ·Zbl 1117.76049号
[10] Nasar，A。；罗杰斯，B。；Revell，A。；斯坦斯比，P。；Lind，S.，欧拉弱可压缩光滑粒子流体动力学（SPH），细长体浸没边界法，J.流体结构。，84, 263-282 (2019)
[11] 杜普伊斯，A。；查特兰，P。；Koumoutsakos，P.，《模拟流经脉冲启动圆柱体的流体的浸没边界晶格-玻尔兹曼方法》，J.Compute。物理。，227, 9, 4486-4498 (2008) ·Zbl 1136.76041号
[12] Lucy，L.B.，《裂变假说测试的数值方法》，Astron。J.，82，1013（1977）
[13] Gingold，R.A。；Monaghan，J.J.，《平滑粒子流体动力学：非球形恒星的理论和应用》，蒙大拿州。不是。R.阿斯顿。《社会学杂志》，181，3，375-389（1977）·Zbl 0421.76032号
[14] Altomare，C。；Domínguez，J。；克雷斯波，A。；González-Cao，J。；铃木，T。；戈梅斯·盖斯特拉，M。；Troch，P.，基于SPH的双SPH物理模型的长余波产生和吸收，海岸。工程，127，37-54（2017）
[15] Tafuni，A。；Domínguez，J。；瓦康迪奥，R。；Crespo，A.，一种用于处理平滑粒子流体动力学GPU模型中开放边界条件的通用算法，Comput。方法应用。机械。工程，342，604-624（2018）·兹比尔1440.76125
[16] Bertevas，E。；Férec，J。；Khoo，B.C。；Ausias，G。；Phan-Thien，N.，《3D打印过程中纤维取向的平滑粒子流体动力学（SPH）建模》，Phys。流体，30，10，第103103条pp.（2018）
[17] 欧阳，Z。；Bertevas，E。；Parc，L。；Khoo，B.C。；Phan Thien，N。；Férec，J。；Ausias，G.，《非等温三维打印过程中纤维填充复合材料的平滑粒子流体动力学模拟》，Phys。《流体》，第31、12条，第123102页（2019年）
[18] 欧阳，Z。；Bertevas，E。；王，D。；Khoo，B.C。；费雷，J。；Ausias，G。；Phan Thien，N.，《纤维填充复合材料非等温和热各向异性熔融沉积建模过程的平滑粒子流体动力学研究》，Phys。流体，32，5，第053106条pp.（2020）
[19] Antoci，C。；加拉蒂，M。；Sibilla，S.，SPH流体-结构相互作用的数值模拟，计算。结构。，85, 11-14, 879-890 (2007)
[20] Domínguez，J.M。；克雷斯波，A.J。；霍尔，M。；Altomare，C。；吴，M。；Stratigaki，V。；Troch，P。；卡皮埃蒂，L。；Gómez Gesteira，M.，带系泊装置的SPH浮式结构模拟，海岸。工程，153，第103560条pp.（2019）
[21] Tran-Duc，T。；Phan Thien，N。；Khoo，B.C.，《海底沉积物分散的平滑粒子流体动力学（SPH）研究》，Phys。流体，29，8，第083302条pp.（2017）
[22] Tran-Duc，T。；Phan Thien，N。；Khoo，B.C.，《关于海底技术活动产生的多分散沉积物的平滑粒子流体动力学（SPH）研究》，Phys。流体，30，2，第023302条pp.（2018）
[23] Tran-Duc，T。；Phan Thien，N。；Khoo，B.C.，使用消息传递接口算法Phys对海底多分散沉积物进行三维平滑粒子流体动力学分散模拟。流体，31，4，第043301条pp.（2019）
[24] 希伯，S。；Koumoutsakos，P.，《自行式游泳运动员平滑粒子流体动力学的浸没边界法》，J.Compute。物理。，227, 19, 8636-8654 (2008) ·Zbl 1227.76052号
[25] 刘国荣。；Liu，M.B.，平滑粒子流体动力学，（无网格粒子方法（2003））·Zbl 1046.76001号
[26] 安托诺，M。；Colagrossi，A。；Marrone，S.，弱可压缩SPH格式中的数值扩散项，计算。物理。社区。，183, 12, 2570-2580 (2012) ·Zbl 1507.76152号
[27] 莫里斯，J.P。；福克斯·P·J。；Zhu，Y.，使用SPH对低雷诺数不可压缩流动建模，J.Comput。物理。，136, 1, 214-226 (1997) ·Zbl 0889.76066号
[28] 阿达米，S。；胡，X。；Adams，N.，光滑粒子流体动力学的广义壁面边界条件，J.Compute。物理。，231, 21, 7057-7075 (2012)
[29] 刘，M。；Liu，G.，在平滑粒子流体动力学中恢复粒子一致性，应用。数字。数学。，56, 1, 19-36 (2006) ·Zbl 1329.76285号
[30] Peskin，C.S.，《心脏血流的数值分析》，J.Compute。物理。，25, 3, 220-252 (1977) ·Zbl 0403.76100号
[31] Chen，J.K。；Beraun，J.E。；Carney，T.C.，《热传导边值问题的修正光滑粒子法》，国际J·数值。方法工程，46，2，231-252（1999）·Zbl 0941.65104号
[32] Verlet，L.，经典流体的计算机“实验”。I.Lennard-Jones分子的热力学性质，物理学。修订版，159，1，98-103（1967）
[33] Monaghan，J.J.，《平滑粒子流体动力学》，年。阿斯顿牧师。天体物理学。，30, 1, 543-574 (1992)
[34] Tritton，D.J.，《低雷诺数圆柱绕流实验》，J.流体力学。，6, 4, 547-567 (1959) ·兹比尔0092.19502
[35] 马龙，S。；Colagrossi，A。；安托诺，M。；科利奇奥，G。；Graziani，G.，《低雷诺数和中等雷诺数下物体周围粘性流动的精确SPH建模》，J.Compute。物理。，245, 456-475 (2013) ·Zbl 1349.76715号
[36] 胡，Y。；袁，H。；舒，S。；牛，X。；Li，M.，使用迭代技术改进的基于动量交换的浸没边界晶格Boltzmann方法，计算。数学。申请。，68, 3, 140-155 (2014) ·Zbl 1369.76045号
[37] E.利马。；席尔瓦，A。；Silveira-Neto，A。；Damasceno，J.，《使用浸没边界法对圆柱上方二维流动进行数值模拟》，J.Compute。物理。，1892351-370（2003年）·Zbl 1061.76046号
[38] 勒·D。；Khoo，B。；Lim，K.，《模拟不规则区域粘性流动的隐式推进浸没边界法》，计算。方法应用。机械。工程，197，25-28，2119-2130（2008）·Zbl 1158.76407号
[39] Negi，P。；拉马钱德兰，P。；Haftu，A.，弱可压缩SPH的改进非反射出口边界条件，计算。方法应用。机械。工程，367，第113119条pp.（2020）·Zbl 1442.76088号
[40] 冯，J。；胡海华。；Joseph，D.D.，牛顿流体中固体运动初值问题的直接模拟。第2部分。Couette和Poiseuille flows，J.流体力学。，277, 271-301 (1994) ·Zbl 0876.76040号
[41] Z.Feng。；Michaelides，E.E.，用于解决流体-颗粒相互作用问题的浸没边界-晶格Boltzmann方法，J.Compute。物理。，195, 2, 602-628 (2004) ·Zbl 1115.76395号
[42] 聂，D。；Lin，J.，三个圆形粒子在剪切下的幂律流体中的行为，J.非牛顿。流体力学。，221, 76-94 (2015)
[43] 欧阳，Z。；林，J。；Ku，X.，在幂律流体中游泳的蠕动动物的流体动力学行为，Phys。流体，30，8，第083301条pp.（2018）
[44] Segre，G。；Silberberg，A.，《悬浮液泊松流中的径向粒子位移》，《自然》，189，4760，209-210（1961）
[45] 陈，S。；潘·T。；Chang，C.，平面Poiseuille流中单个和多个中性浮力椭圆柱的运动，物理学。流体，24，10，第103302条pp.（2012）
[46] 艾登，C.K。；卢，Y。；丁，E.，使用离散玻尔兹曼方程直接分析惯性颗粒悬浮液，J.流体力学。，373, 287-311 (1998) ·Zbl 0933.76092号
[47] 冯，J。；胡海华。；Joseph，D.D.，牛顿流体中固体运动初值问题的直接模拟第1部分。沉积，J.流体力学。，261, 95-134 (1994) ·Zbl 0800.76114号
[48] 黄，H。；杨，X。；Lu，X.，椭圆体颗粒在窄管中的沉积，物理学。流体，26，5，第053302条pp.（2014）
[49] Jeffery，G.B.，《浸没在粘性流体中的椭球粒子的运动》，Proc。R.Soc.伦敦。序列号。A、 包含。巴普。数学。物理。字符，102，715，161-179（1922）·JFM 49.0748.02号
[50] 哈里斯，J。；Pittman，J.，细长棒状颗粒的等效椭球轴比，J.胶体界面科学。，50, 2, 280-282 (1975)
[51] Ku，X.K。；Lin，J.Z.，在两个边界墙之间的简单剪切流中纤维旋转运动的惯性效应，Phys。Scr.、。，80，2，第025801条pp.（2009）
[52] A.Colagrossi，0 0 0。基准测试6:2D不可压缩流，绕矩形盒内的运动正方形流动，SPHERIC。
[53] 林德·S。；Xu，R。；斯坦斯比，P。；Rogers，B.，《自由表面流动的不可压缩平滑粒子流体动力学：脉冲流和传播波稳定性和验证的基于扩散的通用算法》，J.Compute。物理。，231, 4, 1499-1523 (2012) ·Zbl 1286.76118号
[54] 曹伟杰。；Yang，D.Z。；卢，X.W。；何毅。；Zhou，Z.Y.，基于SPH方法的填充过程中流动和传热的数值模拟，高级材料。研究，658276-280（2013）
[55] Ren，J。；欧阳，J。；姜涛，非等温粘弹性流体充模过程模拟的改进粒子法，国际热质传递杂志。，85, 543-560 (2015)
[56] Xu，X。；Yu，P.，用稳健的SPH方法对聚合物熔体的注射成型过程进行建模和模拟，应用。数学。型号。，48, 384-409 (2017) ·Zbl 1480.76092号
[57] Xu，X。；Yu，P.，SPH的扩展，以模拟注塑过程中的非等温自由表面流动，应用。数学。型号。，73, 715-731 (2019) ·Zbl 1481.76165号
[58] 钟伟。；李，F。；张，Z。；宋，L。；Li，Z.，熔融沉积建模用短纤维增强复合材料，马特。科学。工程A，301，2，125-130（2001）
[59] Tekinalp，H.L。；昆克，V。；Velez Garcia，G.M。；责任，C.E。；Love，L.J。；Naskar，A.K。；蓝色，C.A。；Ozcan，S.，《通过添加剂制造的高定向碳纤维聚合物复合材料》，Compos。科学。技术。，105, 144-150 (2014)
[60] 宁，F。；Cong，W。；胡，Y。；Wang，H.，《使用熔融沉积模型进行碳纤维增强塑料复合材料的增材制造：工艺参数对拉伸性能的影响》，J.Compos。材料。，51, 4, 451-462 (2016)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。