×
徐晓阳;田凌云;于鹏

基于珠-弹簧链模型的粘弹性注射成型过程的多尺度SPH模拟。 （英语） Zbl 1522.76062号

工程分析。已绑定。元素。 149, 213-230 (2023).
摘要：本文将多尺度光滑粒子流体力学（SPH）方法扩展到瞬态粘弹性注射成型过程。具体来说，我们使用了第一位和最后一位作者J.Non-Newton提出的方法。流体力学。229，27-42（2016年；doi:10.1016/j.jnnfm.2016.01.005)]其中，采用珠-弹簧链模型来描述流体的粘弹性行为，而无需求助于闭合形式的本构方程。此外，为了解决计算量大和耗时长的问题，开发了一种高效的并行算法，包括SPH粒子和布朗构型场的并行化。为了验证该算法，我们首先基于胡克哑铃、FENE哑铃和FENE链模型模拟了粘弹性Couette流。将SPH结果与解析解或其他方法获得的结果进行比较。分析了该算法的并行性能。然后，我们将该方法扩展到具有挑战性的注塑问题。研究了一些数值例子，包括二维F型腔和二维和三维门把手的注射成型。显示了分子的拉伸、取向角和平均构型厚度等分子信息。研究发现，SPH可以从微观角度成功地研究注射成型过程。提出的并行算法对于高效模拟注塑过程至关重要。对于三维车门把手，最大加速比可以达到130以上。

MSC公司：

76米28 粒子法和晶格气体法
2005年5月 并行数值计算

关键词：

光滑粒子流体力学;多尺度;平行;注射成型;串珠弹簧链

软件：

PPM（百万英镑）;约瑟芬
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{X.Xu}等人，《工程分析》。已绑定。元素。149213-230（2023年；兹比尔1522.76062）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Ingelsten，S。；马克·A。；Edelvik，F.，瞬态粘弹性流体流动模拟的拉格朗日-欧拉框架，《非牛顿流体力学杂志》，26620-32（2019）
[2] 费尔南德斯，C。；Faroughi，S.A。；O.S.卡内罗。；Nóbregaa，J.M。；McKinley，G.H.，使用浸没边界法对颗粒态粘弹性流体进行全解析模拟，《非牛顿流体力学杂志》，26680-94（2019）
[3] Meburger，S。；尼瑟默，M。；博特·D·。；Schäfer，M.，在一般非结构网格上使用有限体积法对高Weissenberg数下的非等温粘弹性流动进行数值模拟，《非牛顿流体力学杂志》，287，第104451页，（2021）
[4] 唑磷，K。；Afonso，A.M。；Poole，R.J.，使用封闭式自适应长度标度（ALS-C）模型进行粘弹性模拟，《非牛顿流体力学杂志》，304，第104776页，（2022）
[5] Ingelsten，S。；马克·A。；Kádár，r。；Edelvik，F.，胶粘剂连接应用的粘弹性挤压流动模拟，《非牛顿流体力学杂志》，300，第104722页，（2022）
[6] 李，S。；Liu，W.K.，无网格粒子方法（2007），施普林格科学与商业媒体：柏林施普林格科技与商业媒体
[7] 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）·兹比尔0421.76032
[8] Lucy，L.B.，《裂变假设检验的数值方法》，Astron J，82，1013-1024（1977）
[9] Chiron，L。；勒夫，M.de；奥格，G。；Le Touzé，D.，粘性和非粘性流动中三维复杂壁面边界的快速准确SPH建模，计算物理通讯，23493-111（2019）·Zbl 07682594号
[10] Monaghan，J.J.，《关于高粘性流体SPH方程的积分》，《计算物理杂志》，394166-176（2019）·Zbl 1452.76179号
[11] 拉米雷斯，L。；艾利斯，A。；库塞罗，I。；帕里斯，J。；Nogueira，X.，计算可压缩粘性流的任意拉格朗日-欧拉SPH-MLS方法，《计算物理杂志》，464，第111172页，（2022）·Zbl 07540345号
[12] 张，C。；Wang，J。；Rezavand，M.，一种用于模拟心脏功能的综合平滑粒子流体动力学方法，Comput Methods Appl Mech Eng，381，文章113847 pp.（2021）·Zbl 1506.76138号
[13] 张，C。；Zhu，Y。；Yu，Y.，总拉格朗日SPH法的一种人工阻尼方法及其在生物力学中的应用，Eng-Ana-Bound Elem，143,1-13（2022）·Zbl 1521.76721号
[14] 刘，M.B。；刘国荣。；宗，Z。；Lam，K.Y.，使用平滑粒子流体动力学方法对高爆炸性爆炸进行计算机模拟，计算流体，32，305-322（2003）·Zbl 1009.76525号
[15] 刘，M.B。；张，Z.L。；Feng，D.L.，用于爆炸焊接建模的带核梯度修正的密度自适应SPH方法，计算力学，60，513-529（2017）·Zbl 1386.74107号
[16] Chen，J.Y。；彭，C。；留置权，F.S。；Yee，E。；Zhao，X.H.，使用SPH方法模拟充水管道中的爆炸，包括气穴，计算部分力学，6515-527（2019）
[17] 彭玉霞。；张，A.M。；Ming，F.R.，基于SPH和RKPM的近场水下爆炸结构损伤数值模拟，海洋工程，222，第108576页，（2021）
[18] 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，应用数学模型，48，384-409（2017）·Zbl 1480.76092号
[19] Xu，X。；Yu，P.，《SPH扩展以模拟注塑过程中的非等温自由表面流动》，应用数学模型，73715-731（2019）·Zbl 1481.76165号
[20] Ren，M。；顾，J。；李，Z。；阮，S。；沈，C.，基于改进的SPH方法和改进的低损耗黎曼解算器的聚合物熔体注射成型填充流动模拟，宏观理论模拟，31，文章2100029 pp.（2022）
[21] Sun，P.N。；杜泽，D.Le；奥格，G。；Zhang，A.M.，《二维和三维具有挑战性的流体-结构相互作用问题的精确FSI-SPH建模》，海洋工程，221，第108552页，（2021）
[22] 孟振芳。；张，A.M。；Yan，J.L。；王，P.P。；Khayyer，A.，基于Riemann-SPH方法的水弹性流体-结构相互作用求解器，计算方法应用-机械工程，390，第114522页，（2022）·Zbl 1507.74129号
[23] Ng，K.C。；Alexiadis，A。；Ng，Y.L.，模拟流体-结构相互作用的改进粒子方法：多分辨率SPH-VCPM方法，海洋工程，247，文章110779 pp.（2022）
[24] Abdoh，D.A。；Ademiloye，A.S。；Liew，K.M.，《通过平滑粒子流体动力学模拟下向流水膜玻璃冷却机制》，《计算方法应用机械工程》，362，第112839页，（2020）·Zbl 1439.76009号
[25] Afrasiabi，M。；Klippel，H。；Roethlin，M。；Wegener，K.，GPU上SPH金属切削模拟的改进热模型，应用数学模型，100728-750（2021）·Zbl 1481.74130号
[26] 李，L。；杨，X。；Sohag，文学硕士。；王，X。；Liu，Q.，SPH-ASR研究液滴对加热表面的影响，考虑倾角和蒸发，Eng-Anal Bound Elem，141235-249（2022）·Zbl 1521.76886号
[27] Xu，X。；Dey，M。；邱，M。；Feng，J.J.，用光滑粒子流体动力学模拟范德华力：应用于液膜破裂，应用数学模型，83，719-735（2020）·Zbl 1481.76027号
[28] Rezavand，M。；张，C。；Hu，X.，《高密度比强多相流的弱可压缩SPH方法》，《计算物理杂志》，402，第109092页，（2020）·Zbl 1453.76170号
[29] 郑碧霞。；Sun，L。；Yu，P.，二维多相SPH的新型界面方法：界面检测和表面张力公式，《计算物理杂志》，431，第110119页，（2021）·兹比尔1515.76120
[30] 徐，Y。；Yang，G。；Zhu，Y.，用于模拟具有大密度差的不可压缩界面流动的耦合SPH-FVM方法，Eng-Ana Bound Elem，128，227-243（2021）·Zbl 1521.76719号
[31] He，F。；张，H。；黄，C。；Liu，M.，《大密度比多相流的大CFL数稳定SPH模型》，《计算物理杂志》，453，第110944页，（2022）·Zbl 07517716号
[32] 罗，M。；Khayyer，A。；Lin，P.，《海洋与海岸工程中的粒子方法》，《应用海洋研究》，第114页，第102734条，第（2021）页
[33] H.Gotoh。；Khayyer，A。；Shimizu，Y.，《海洋工程中水弹性流体-结构相互作用的完全拉格朗日无网格计算方法——可靠性、适应性和通用性》，《应用海洋研究》，115，第102822页，（2021）
[34] Ellero，M。；Tanner，R.I.，低雷诺数下瞬态粘弹性流动的SPH模拟，《非牛顿流体力学杂志》，132，61-72（2005）·兹比尔1195.76088
[35] 方，J。；Owens，R.G。；Tacher，L。；Parriaux，A.，用于模拟瞬态粘弹性自由表面流动的SPH方法的数值研究，《Non-Newton流体力学杂志》，139，68-84（2006）·Zbl 1195.76091号
[36] 哈希米，M.R。；Fatehi，R。；Manzari，M.T.，悬浮在Oldroyd-B流体剪切流中的相互作用固体的SPH模拟，《非牛顿流体力学杂志》，1661239-1252（2011）·Zbl 1282.76181号
[37] Xu，X。；Deng，X.L.，用于模拟粘性和粘弹性流体自由表面流动的改进弱可压缩SPH方法，计算物理通讯，201，43-62（2016）·Zbl 1348.76119号
[38] Vázquez-Quesada，A。；Ellero，M.，限制在通道中的周期性圆柱体阵列周围粘弹性流动的SPH模拟，J Non Newton Fluid Mech，167，1-8（2012）·Zbl 1283.76013号
[39] King，J.R.C。；Lind，S.J.，用不可压缩光滑粒子流体动力学和对数确认公式进行高Weissenberg数模拟，《Non-Newton流体力学杂志》，293，第104556页，（2021）
[40] 瓦哈比，M。；Kamkari，B.，《WC-SPH模拟受限聚合物溶液中气泡上升时的形状》，《欧洲机械与流体杂志》，75，1-14（2019）·Zbl 1408.76425号
[41] Xu，X。；Yu，P.，使用珠-弹簧链模型模拟瞬态粘弹性流动的多尺度SPH方法，《非牛顿流体力学杂志》，229，27-42（2016）
[42] Hulsen，医学硕士。；van Heel，A.P.G。；van den Brule，B.H.A.A.，使用布朗组态场模拟粘弹性流动，非牛顿流体力学杂志，70，79-101（1997）
[43] 刘，M.B。；谢伟平。；Liu，G.R.，使用有限粒子方法建模不可压缩流，应用数学模型，291252-1270（2005）·Zbl 1163.76404号
[44] 张国美。；Batra，R.C.，改进的光滑粒子流体动力学方法及其在瞬态问题中的应用，计算力学，34137-146（2004）·Zbl 1138.74422号
[45] 张国美。；Batra，R.C.，通过改进的平滑粒子流体动力学（MSPH）方法在功能梯度材料中的波传播，计算物理杂志，222374-390（2007）·Zbl 1108.74032号
[46] 巴特拉共和国。；Zhang，G.M.，用改进的平滑粒子流体力学（MSPH）方法模拟弹性动力学裂纹扩展的搜索算法，计算力学，40，531-546（2007）·Zbl 1178.74178号
[47] 巴特拉共和国。；Zhang，G.M.，无网格方法的SSPH基函数，以及强公式和弱公式解的比较，Comput Mech，41227-545（2008）·Zbl 1162.74495号
[48] 张国美。；Batra，R.C.，《对称光滑粒子流体力学（SSPH）方法及其在弹性问题中的应用》，计算力学，43，321-340（2009）·Zbl 1162.74510号
[49] 方，J。；Parriaux，A。；Rentschler，M。；Ancey，C.，用于模拟粘性流体自由表面流动的改进SPH方法，应用数学模型，59，251-271（2009）·Zbl 1194.76202号
[50] 法拉利，A。；Dumbser，M。；托罗，E.F。；Armanini，A.，《自由表面流动的新三维并行SPH方案》，Comp Fluids，38，1203-1217（2009）·兹比尔1242.76270
[51] Bonvin，J.C.，用介观模型对粘弹性流体进行数值模拟（2000年），埃科尔理工大学洛桑分校博士论文
[52] 朱晓勇。；D.P.中心，微流体系统中聚合物行为的布朗动力学模拟（2005），丹麦技术大学，硕士论文
[53] Koppol，A.P。；苏雷什库马尔，R。；Khomami，B.，《使用珠弹簧链对稀聚合物溶液进行多尺度流动模拟的有效算法》，《Non-Newton流体力学杂志》，141180-192（2007）·Zbl 1195.76031号
[54] 奥廷格，H.C。；范登·布鲁尔，B.H.A。；Hulsen，M.A.，布朗组态场和方差减少CONNFFESSIT，非牛顿流体力学杂志，70255-261（1997）
[55] 斯巴尔扎里尼，I.F。；Walther，J.H。；伯格多夫，M。；希伯，S.E。；Kotsalis，E.M。；库穆塔科斯，P。；用于连续统模拟的高效并行粒子库，PPM-A，《计算物理杂志》，215566-588（2006）·Zbl 1173.76398号
[56] Cherfils，J.M。；Pinon，G。；Rivoalen，E.，JOSEPHINE:自由表面流的并行SPH代码，《计算物理通讯》，1831468-1480（2012）
[57] 奥格，G。；杜泽，D.Le；吉伯特，D。；De Leffe先生。；Biddiscombe，J。；Soumagne，J。；Piccinali，J.G.，《大规模HPC环境下基于MPI的分布式内存SPH代码并行化》，《计算物理通讯》，200,1-14（2016）
[58] M.F.Tomé。；Mangiavacchi，N。；库米纳托，J.A。；Castelo，A。；McKee，S.，《模拟非定常粘弹性自由表面流动的有限差分技术》，《非牛顿流体力学杂志》，106，61-106（2002）·Zbl 1015.76060号
[59] 拉索，M。；奥廷格，H.C.，《使用分子模型计算粘弹性流动：CONNFFESSIT方法》，《非牛顿流体力学杂志》，47，1-20（1993）·Zbl 0774.76012号
[60] Pacheco，P.，《并行编程导论》（2011），爱思唯尔
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。