×

粘性液滴无拉伸失稳的光滑粒子流体动力学模拟。 (英语) Zbl 1391.76644号

摘要:光滑粒子流体力学(SPH)作为一种拉格朗日无网格粒子方法,已应用于模拟具有表面张力和润湿动力学的粘性液滴。在SPH模型中,范德瓦尔斯(vdW)状态方程通常用于描述类似于真实流体的气液相变。然而,源于vdW状态方程内聚压力的SPH颗粒之间的吸引力可能导致拉伸不稳定性,这与非物理现象有关,例如颗粒聚集或吹走。本文提出了一种改进的SPH方法来模拟粘性液滴。通过使用具有非负二阶导数的双曲线形核函数,消除了SPH固有的拉伸不稳定性。采用热流密度的单步近似法对温度场较为平滑的粘性液滴进行建模。对二维和三维粘性液滴的形成进行了测试,清楚地表明可以有效地消除拉伸不稳定性。改进的SPH方法还用于模拟另外两个数值例子,包括无拉伸不稳定性的液滴振荡和二元碰撞。

MSC公司:

76米28 粒子法和晶格气体法
76T15型 尘气两相流
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序 链接

参考文献:

[1] Willis,K。;Orme,M.,《真空环境中的二元液滴碰撞:粘度作用的实验研究》,实验流体,34,28-41,(2003)
[2] Rayleigh,L.,《关于射流的毛细现象》,伦敦皇家学会学报,29,71-97,(1879)
[3] 阿普费尔,R.E。;田,Y。;Jankovsky,J。;Shi,T。;陈,X。;Holt,R.G.,微重力下超变形液滴的自由振荡和表面活性剂研究,Phys Rev Lett,781912-1915,(1997)
[4] Willis,K.D。;Orme,M.E.,《真空中液滴碰撞动力学实验》,实验流体,29347-358,(2000)
[5] Schroll,R.D。;Josserand,C。;Zaleski,S。;Zhang,W.W.,粘性液滴的影响,《物理评论》,104,034504,(2010)
[6] Bernal LP,Maksimovic P,Tounsi F,Tryggvason G。微重力中涡流形成液滴的实验和数值研究。在:第32届航空航天科学会议和展览雷诺。NV:美国航空航天研究所;1994
[7] 孙,Z。;Xi,G。;Chen,X.,用粒子方法研究二元液滴碰撞的变形和质量传递机制,物理流体,21,032106,(2009)·兹比尔1183.76500
[8] Lucy,L.B.,《裂变假设检验的数值方法》,Astron J,82,1013-1024,(1977)
[9] 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》,Mon Not R Astron Soc,181,375-389,(1977)·Zbl 0421.76032号
[10] 刘,M.B。;Liu,G.R.,《光滑粒子流体动力学(SPH):概述和最新发展》,《Arch Comput Methods Eng》,17,25-76,(2010)·Zbl 1348.76117号
[11] 法拉利,A。;Dumbser,M。;托罗,E.F。;Armanii,A.,自由表面流的新三维平行SPH方案,Comput Fluids,381203-1217,(2009)·Zbl 1242.76270号
[12] Breinlinger,T。;Polfer,P。;哈希本,A。;Kraft,T.,《光滑粒子流体动力学的表面张力和润湿效应》,《计算物理杂志》,243,14-27,(2013)·Zbl 1349.76666号
[13] Monaghan,J.,《光滑粒子流体动力学及其各种应用》,《流体力学年鉴》,44,323-346,(2012)·Zbl 1361.76019号
[14] Nugent,S。;Posch,H.A.,《光滑粒子应用力学中的液滴和表面张力》,《物理评论E》,第62期,第4968-4975页,(2000年)
[15] 塔塔科夫斯基,A。;Meakin,P.,《光滑粒子流体动力学表面张力和接触角建模》,Phys Rev E,72,026301,(2005)
[16] 徐,Z。;Meakin,P。;Tartakovsky,A.M.,平滑粒子流体动力学的扩散界面模型,《物理评论E》,79,036702,(2009)
[17] Zhang,M.,用光滑粒子流体动力学方法模拟二维和三维表面张力,计算物理杂志,2297238-7259,(2010)·兹比尔1426.76623
[18] 姜涛(Jiang,T.)。;欧阳,J。;X.赵。;Ren,J.,用核梯度修正的SPH方法研究粘性液滴的变形过程,《物理学报》,60,054701,(2011)
[19] 梅勒安,Y。;Sigalotti,L.D.G.,碰撞van der Waals液滴的凝聚,国际热质传递杂志,48,4041-4061,(2005)·Zbl 1188.76262号
[20] 梅勒安,Y。;Sigalotti,L.D.G。;Hasmy,A.,《关于形成粘性液滴的SPH拉伸不稳定性》,《计算物理通讯》,157191-200,(2004)
[21] 斯威格尔,J.W。;希克斯,D.L。;Attaway,S.W.,光滑粒子流体动力学稳定性分析,计算机物理杂志,116123-134,(1995)·Zbl 0818.76071号
[22] 斯威格尔,J.W。;阿塔韦,西南部。;海因斯坦,M.W。;梅洛·F·J。;Hicks,D.L.,《光滑粒子流体动力学分析》,(1994),Sandia国家实验室,阿尔伯克基(新墨西哥州,美国)
[23] Monaghan,J.J.,《无拉伸不稳定性的SPH》,《计算物理杂志》,159,290-311,(2000)·Zbl 0980.76065号
[24] Sigalotti,L.D.G。;Klapp,J。;Sira,E。;梅勒安,Y。;Hasmy,A.,低雷诺数时变Poiseuille流的SPH模拟,计算物理杂志,191,622-638,(2003)·Zbl 1134.76423号
[25] Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体力学》,《物理学报》,第68期,第1703-1759页,(2005年)
[26] 格雷,J.P。;莫纳汉,J.J。;Swift,R.P.,SPH弹性动力学,计算方法应用机械工程,190,6641-6662,(2001)·Zbl 1021.74050号
[27] 舒斯勒,I。;Schmitt,D.,《平滑粒子流体动力学评论》,《天体物理学》,97,373-379,(1981)
[28] 约翰逊·G·R。;Beissel,S.R.,《SPH影响计算的标准化平滑函数》,国际数值方法工程杂志,39,2725-2741,(1996)·Zbl 0880.73076号
[29] Morris,J.P.,平滑粒子流体动力学分析及其应用,(1996),莫纳什大学
[30] Randles,P.W。;Libersky,L.D.,《光滑粒子流体动力学:一些最新的改进和应用》,Comput Methods Appl Mech Eng,139375-408,(1996)·Zbl 0896.73075号
[31] Chen,J.K。;Beraun,J.E。;Jih,C.J.,《光滑粒子流体力学中拉伸不稳定性的改进》,计算力学,23,279-287,(1999)·Zbl 0949.74078号
[32] Dyka,C.T。;Ingel,R.P.,《光滑粒子流体动力学(SPH)中张力不稳定性的方法》,计算结构,57573-580,(1995)·Zbl 0900.73945号
[33] Dyka,C.T。;Randles,P.W。;Ingel,R.P.,SPH中张力不稳定性的应力点,Int J Num Methods Eng,4022325-2341,(1997)·Zbl 0890.73077号
[34] 温,Y。;希克斯,D.L。;Swegle,J.W.,《用保守平滑法稳定SPH》(1994),Sandia National Labs Albuquerque(NM,美国)
[35] 希克斯,D.L。;Liebrock,L.M.,《SPH水力代码可以通过形状变换来稳定》,《计算数学应用》,38,1-16,(1999)·Zbl 0953.76074号
[36] Mandell,D.A。;温盖特,C.A。;Schwalbe,L.A.,使用光滑粒子流体动力学计算脆性断裂,(1996年),美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
[37] 杨晓凤。;Liu,M.B.,光滑粒子流体动力学中应力不稳定性的改进(中文),Phys Sin学报,61224701,(2012)
[38] 刘,M.B。;刘国荣。;Lam,K.Y.,《在光滑粒子流体动力学中构造光滑函数及其应用》,《计算应用数学杂志》,155,263-284,(2003)·Zbl 1065.76167号
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。