王平平；张阿曼；明芙蓉；孙鹏南；程，韩 一种新的流体动力学非反射边界条件，由光滑粒子流体力学求解。 （英语） Zbl 1415.76513号 J.流体力学。 860, 81-114 (2019). 摘要：无反射边界条件（NRBC）在计算流体力学（CFD）中发挥着重要作用。针对光滑粒子流体力学（SPH）求解流体动力学问题，提出了一种基于时间轴插值特征线方法的新型NRBC。它是由四层粒子执行的，这些粒子的压力和速度是通过时域中的拉格朗日插值获得的，该插值是由粒子之间的特征波传播导出的。建议的NRBC可以允许向外传播的压力和速度信息通过边界而无明显反射。也就是说，随着NRBC的实现，感兴趣的有限计算域中的解接近于无限域中的求解。几项数值试验表明，该NRBC是稳健的，适用于从低速到高速的各种流体动力学。 引用于18文件 MSC公司： 76米28 粒子法和晶格气体法 65亿75 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的概率方法、粒子方法等 关键词：计算方法；数学基础 软件：双球面物理学 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{P.Wang}等人，《流体力学杂志》。860、81-114（2019年；Zbl 1415.76513） 全文： 内政部 参考文献： [1] 阿达米，S。；胡晓云。；Adams，N.A.，表面活性剂动力学的保守SPH方法，J.Comput。物理。，2291909-1926年5月5日，（2010年）·兹比尔1329.76281 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.11.015 [2] 阿达米，S。；胡晓云。；Adams，N.A.，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) ·doi:10.1016/j.jcp.2012.05.005 [3] 阿尔伯特，B。；Greengard，L。；Hagstrom，T.，时域波传播非反射边界核的快速评估，SIAM J.Numer。分析。，37, 4, 1138-1164, (2000) ·Zbl 0963.65104号 ·doi:10.1137/S0036142998336916 [4] Altomare，C。；多明格斯，J.M。；克雷斯波，A.J.C。；González-Cao，J。；铃木，T。；戈梅斯·盖斯特拉，M。；Troch，P.，基于SPH的双物理模型的长余波产生和吸收，海岸。Enng，127，37-54，（2017年）·doi:10.1016/j.coastaleng.2017.06.004 [5] 阿尔瓦拉多·罗德里格斯，C.E。；Klapp，J。；Sigalotti，L.D.G。；多明格斯，J.M。；Sánchez，E.D.L.C.，使用SPH的不可压缩流的无反射出口边界条件，计算。流体，159177-188，（2017）·Zbl 1390.76694号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2017.09.020 [6] 安托诺，M。；Colagrossi，A。；马龙，S。；Molteni，D.，用带数值扩散项的SPH格式求解自由表面流动，计算。物理。社区。，181, 3, 532-549, (2010) ·Zbl 1333.76055号 ·doi:10.1016/j.cpc.2009.11.002 [7] Bai，K.J.，在有限深度水中起伏的二维圆柱体的附加质量，J.流体力学。，81, 1, 85-105, (1977) ·Zbl 0358.76017号 ·doi:10.1017/S002211207700192X [8] Baum，M。；Poinsot，T。；Venin，D.，多组分反应流的精确边界条件，J.Compute。物理。，116, 2, 247-261, (1995) ·Zbl 0818.76047号 ·doi:10.1006/jcph.1995.1024 [9] 贝利斯，A。；Turkel，E.，类波方程的辐射边界条件，Commun。纯应用程序。数学，33，6，707-725，（1980）·Zbl 0438.35043号 ·doi:10.1002/cpa.3160330603 [10] Benz，W.，《光滑粒子流体动力学：综述》，（1990），施普林格出版社 [11] Berenger，J.P.，吸收电磁波的完美匹配层，Phys。等离子体，114，2185-200，（1994）·Zbl 0814.65129号 [12] Bermúdez，A。；Hervella-Neeto，L。；Prieto，A。；Rodríguez，R.，《时间调和二阶椭圆问题的完美匹配层》，Arch。计算。方法。Enng，17，1，77-107，（2010年）·Zbl 1359.76217号 ·doi:10.1007/s11831-010-9041-6 [13] 曹晓勇。；Ming，F.R。；Zhang，A.M.，基于SPH模拟的矩形储罐中的晃动，应用。海洋研究，47，2，241-254，（2014）·doi:10.1016/j.apor.2014.06.006 [14] Cheng，H。；张，A.M。；Ming，F.R.，基于实验和SPH方法的船舶和洪水耦合动力学研究，Phys。流体，29，10，（2017）·数字对象标识代码：10.1063/1.4986004 [15] Colagrossi，A。；Bouscasse，B。；安托诺，M。；Marrone，S.，SPH方案的粒子填充算法，计算。物理。社区。，183, 8, 1641-1653, (2012) ·Zbl 1307.65140号 ·doi:10.1016/j.cpc.2012.02.032 [16] 崔，P。；张，A.M。；Wang，S.P.，各种边界条件下的小容积水下爆炸气泡实验，Phys。流体，28，11，（2016） [17] Dobratz，B.1981 LLNL炸药手册：化学炸药和炸药模拟物的特性。报告UCRL-52997。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室，美国加利福尼亚州利弗莫尔市。 [18] Engquist，B。；Majda，A.，波浪数值模拟的吸收边界条件，Proc。美国国家科学院。科学。美国，74、5、1765（1977）·Zbl 0378.76018号 ·doi:10.1073/pnas.74.5.1765 [19] 法拉利，A。；Fraccarolo，L。；Dumbser，M。；托罗，E.F。；Armanini，A.，溃坝后的三维水流演变，J.流体力学。，663, 456-477, (2010) ·Zbl 1205.76228号 ·doi:10.1017/S0022112010003599 [20] 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 ·doi:10.1093/mnras/181.3.375 [21] Givoli，D.，无限域问题的数值方法，（1992），Elsevier·Zbl 0788.76001号 [22] Givoli，D.，DtN有限元方法的最新进展，Arch。计算。方法。Engng，6，2，71-116，（1999）·文件编号：10.1007/BF02736182 [23] 龚，K。；刘，H。；Wang，B.L.，基于改进边界处理的SPH模型的楔形体入水，J.Hydrodyn。，21, 6, 750-757, (2009) ·doi:10.1016/S1001-6058（08）60209-7 [24] 格雷尼尔，N。；安托诺，M。；Colagrossi，A。；Le，T。；Alessandrini，B.，《多流体和自由表面流动的哈密顿界面SPH公式》，J.Compute。物理。，228, 22, 8380-8393, (2009) ·Zbl 1333.76056号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.08.009 [25] Grinstein，F.F.，亚音速湍流剪切流模拟中的开放边界条件，J.Compute。物理。，115, 1, 43-55, (1994) ·Zbl 0820.76058号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1177 [26] Hagstrom，T.，波浪数值模拟的辐射边界条件，《数值学报》，8，47-106，（1999）·Zbl 0940.65108号 ·doi:10.1017/S0962492900002890 [27] Hirschler，M。；Kunz，P。；Huber，M。；哈恩，F。；Nieken，U.，ISPH的开放边界条件及其在微流动中的应用，J.Compute。物理。，307, 614-633, (2016) ·Zbl 1351.76236号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.12.024 [28] 侯，Q。；Kruisbrink，A.C.H。；Pearce，F.R。；Tijsseling，A.S。；Yue，T.，《弯曲处流动分离的平滑粒子流体动力学模拟》，计算。流体，90，4，138-146，（2014）·Zbl 1391.76613号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2013.1119 [29] 黄，C。；张，D.H。；石永新。；Si，Y.L。；Huang，B.，《有限粒子方法与改进的粒子移动技术的耦合》，国际数值杂志。方法。工程，113，2，179-207，（2018）·doi:10.1002/nme.5608 [30] Kim，J.H。；Shin，H.C.，ALE技术在潜艇液化氧气罐水下爆炸分析中的应用，海洋工程，35，8-9，812-822，（2008）·doi:10.1016/j.oceaneng.2008.01.019 [31] Klaseboer，E。；洪，K.C。；王，C。；王中伟。；Khoo，B.C。；博伊斯，P。；Debono，S。；Charlier，H.，弹性/刚性结构附近水下爆炸气泡动力学的实验和数值研究，J.流体力学。，537, 387-413, (2005) ·Zbl 1138.76303号 ·doi:10.1017/S0022112005005306 [32] Kreiss，H.O.，双曲型方程组的初边值问题，Commun。纯应用程序。数学，23，3，277-298，（1970）·Zbl 0193.06902号 ·doi:10.1002/cpa.3160230304 [33] 兰德里尼，M。；Colagrossi，A。；格雷科，M。；Tulin，M.P.，飞溅过程和近岸钻孔传播的无网格模拟，J.流体力学。，591, 183-213, (2007) ·Zbl 1125.76326号 ·doi:10.1017/S0022112007008142 [34] Lastiwka，M。；巴萨，M。；新泽西州昆兰，《SPH中的渗透和非反射边界条件》，国际J·数值。方法。流体，61，7，709-724，（2010）·Zbl 1421.76182号 ·doi:10.1002/fld.1971年 [35] 林德·S·J。；Xu，R。；Stansby，P.K。；Rogers，B.D.，《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 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.10.027 [36] 刘国荣。；Liu，M.B.，《平滑粒子流体动力学：无网格粒子方法》，（2003），《世界科学》·Zbl 1046.76001号 ·doi:10.1142/5340 [37] 刘，M.B。；Liu，G.R.，在光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 ·doi:10.1016/j.apnum.2005.02.012 [38] 刘，M.B。；刘国荣。；Lam，K.Y。；Zong，Z.，水下爆炸数值模拟的平滑粒子流体动力学，计算。机械。，30, 2, 106-118, (2003) ·Zbl 1128.76352号 ·doi:10.1007/s00466-002-0371-6 [39] Liu，W.T。；Ming，F.R。；张，A.M。；苗晓华。；刘永乐，基于欧拉有限元方法的水下爆炸全过程连续模拟，应用。海洋研究，80，125-135，（2018）·doi:10.1016/j.apor.2018年8月16日 [40] Lubich，C.，非反射边界条件的快速卷积，（2002），工业和应用数学学会·Zbl 1013.65113号 ·doi:10.1137/S1064827501388741 [41] Lucy，L.B.，《裂变假说测试的数值方法》，Astron。J.，82，82，1013-1024，（1977）·doi:10.1086/112164文件 [42] Marrone，S.2012具有大变形的自由表面流的增强SPH建模。罗马大学博士论文。 [43] 马龙，S。；安托诺，M。；Colagrossi，A。；科利奇奥，G。；图泽，D.L。；格拉齐亚尼，G。，𝛿-用于模拟剧烈冲击流的SPH模型，计算。方法。申请。机械。Enng，200，13-16，1526-1542，（2011）·Zbl 1228.76116号 ·doi:10.1016/j.cma.2010.12.016 [44] 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, 1, 456-475, (2013) ·Zbl 1349.76715号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.03.011 [45] Ming，F.R。；Sun，P.N。；Zhang，A.M.，通过多相SPH模型在自由表面破裂上升气泡的数值研究，麦加尼卡，522665-2684，（2017）·文件编号：10.1007/s11012-017-0634-0 [46] Ming，F.R。；张，A.M。；Cheng，H。；Sun，P.N.，用平滑粒子流体动力学方法对横波中受损船舱淹没的数值模拟，海洋工程，165，336-352，（2018）·doi:10.1016/j.oceaneng.2018.07.048 [47] Ming，F.R。；张，A.M。；薛义忠。；Wang，S.P.，水下接触爆炸冲击波作用下船舶结构的损伤特征，海洋工程，117，359-382，（2016）·doi:10.1016/j.oceaneng.2016.03.040 [48] Molteni，D。；Colagrossi，A.，使用SPH改进水动力环境中压力评估的简单程序，计算。物理。社区。，180, 6, 861-872, (2009) ·Zbl 1198.76108号 ·doi:10.1016/j.cpc.2008.12.004 [49] Monaghan，J.J.，SPH简介，计算。物理。社区。，48, 1, 89-96, (1988) ·Zbl 0673.76089号 ·doi:10.1016/0010-4655（88）90026-4 [50] Monaghan，J.J.，《关于粒子方法中的穿透问题》，J.Compute。物理。，82, 1, 1-15, (1989) ·Zbl 0665.76124号 ·doi:10.1016/0021-9991（89）90032-6 [51] Monaghan，J.J.，《用SPH模拟自由表面流动》，J.Compute。物理。，110, 2, 399-406, (1994) ·Zbl 0794.76073号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1034 [52] 莫纳汉，J.J。；Gingold，R.A.，《粒子法SPH冲击模拟》，J.Compute。物理。，52, 2, 374-389, (1983) ·Zbl 0572.76059号 ·doi:10.1016/0021-9991（83）90036-0 [53] Morris，J.P.，《用光滑粒子流体动力学模拟表面张力》，国际数值杂志。方法。流体，33，3，333-353，（2000）·Zbl 0985.76072号 ·doi:10.1002/1097-0363（20000615）33:3<333:：AID-FLD11>3.0.CO；2-7 [54] 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。，136，1214-226，（1997）·Zbl 0889.76066号 ·doi:10.1006/jcph.1997.5776 [55] 奥孔奥，北。；Bellan，J.，基于特征波的多组分真实气体混合物的一致边界条件，（2002），学术出版社·Zbl 1130.76417号 [56] Poinsot，T.J。；Lelef，S.K.，可压缩粘性流直接模拟的边界条件，J.Compute。物理。，101, 1, 104-129, (1992) ·Zbl 0766.76084号 ·doi:10.1016/0021-9991（92）90046-2 [57] Randles，P.W。；Libersky，L.D.，《平滑粒子流体动力学：一些最近的改进和应用》，计算。方法。申请。机械。工程，139，1-4，375-408，（1996）·Zbl 0896.73075号 ·doi:10.1016/S0045-7825（96）01090-0 [58] Steinberg，D.J.，《球形爆炸和水的状态方程》（1987），军事技术武器和国防·数字对象标识代码：10.2172/6766676 [59] Sun，P.N。；Ming，F.R。；Zhang，A.M.，使用稳健的SPH方法对自由表面和刚体之间的相互作用进行数值模拟，海洋工程，98，32-49，（2015）·doi:10.1016/j.oceaneng.2015.01.019 [60] Tafuni，A。；多明格斯，J.M。；瓦康迪奥，R。；克雷斯波，A.J.C.，真实三维工程问题的准确有效的SPH开放边界条件，Proc。SPHERIC，第十二届国际研讨会，德国慕尼黑，6月，第346-354页，（2017） [61] Tafuni，A。；多明格斯，J.M。；瓦康迪奥，R。；Crespo，A.J.C.，平滑粒子流体动力学GPU模型中开放边界条件处理的通用算法，计算。方法。申请。机械。Enng，342，604-624，（2018年）·兹比尔1440.76125 ·doi:10.1016/j.cma.2018.08.004 [62] Tafuni，A。；多明格斯，J.M。；瓦康迪奥，R。；萨欣，I。；Crespo，A.J.C.，大型SPH模拟的开放边界条件，Proc。SPHERIC，第11届国际研讨会，西班牙乌伦塞，6月，第204-210页，（2016） [63] 塔塔科夫斯基，A.M。；Meakin，P。；谢贝，T.D。；West，R.M.E.，用平滑粒子流体动力学模拟反应输送和降水，J.Compute。物理。，222, 2, 654-672, (2007) ·Zbl 1147.76624号 ·doi:10.1016/j.jcp.2006.08.013 [64] Thompson，K.W.，双曲型系统的时间相关边界条件，J.Compute。物理。，89, 2, 439-461, (1990) ·Zbl 0701.76070号 ·doi:10.1016/0021-9991（90）90152-Q [65] 乌尔里奇，C。；莱昂纳迪，M。；Rung，T.，复杂海洋工程水动力问题的多物理SPH模拟，海洋工程，64，6，109-121，（2013）·doi:10.1016/j.oceaneng.2013.02.007 [66] 王，G.H。；张，S.R。；Yu，M。；Li，H.B。；Kong，Y.，《边界附近水下爆炸的冲击波传播特性和空化效应研究》，应用。海洋研究，46，2，40-53，（2014）·doi:10.1016/j.apor.2014.02.003 [67] 谢伟峰。；Liu，T.G。；Khoo，B.C.，单流体模型在大规模均匀非定常空化中的应用：修正的Schmidt模型，计算。流体，35，10，1177-1192，（2006）·Zbl 1177.76437号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2005.05.006 [68] Zamyshlyaev，B.V。；Yakovlev，Y.S.，《水下爆炸中的动态载荷》，（1973年），海军情报支持中心 [69] 张，A.M。；Wu，W.B。；Liu，Y.L。；Wang，Q.X.，基于完全耦合模型的水下爆炸气泡和结构之间的非线性相互作用，Phys。流体，29，8，（2017） [70] 张，A.M。；Yang，W.S。；姚晓乐，水下接触爆炸数值模拟，应用。海洋研究，34，1，10-20，（2012）·doi:10.1016/j.apor.2011.07.009 [71] 赵，R。；Faltinsen，O.，《二维物体的水进入》，J.流体力学。，246, 593-612, (1993) ·Zbl 0766.76008号 ·doi:10.1017/S002211209300028X 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。