基于近场动力学键理论的二维粘性流体问题研究
发布时间：2021-01-11 18:24
流体介质广泛存在于工程问题中,直接或间接地影响着工程设备的运行效率。因此,研究流体介质的运动规律至关重要。传统固体力学中,通常采用Lagrange方法跟踪固体,研究固体的运动过程,可以宏观的考虑其运动状态与变形的作用;而流体运动过程与固体有明显区别,流体因其流动性运动过程相对固体更加复杂,通常采用Euler方法以空间坐标为参考描述流体,研究流体的运动状态,传统方法较难直观求得其变化形态。数值计算方法因其效率高、方便等优势在流体领域已经取得诸多成果,其中部分无网格方法表现出优于传统网格类数值方法的特性,如无网格Galerkin方法和SPH方法。但该方法场变量近似公式复杂,边界条件较难处理,因此,本文采用近年来发展迅速的近场动力学方法,基于Lagrange描述,在基于键的近场动力学方法基础上,引入切向键力的作用,推导出基于键的近场动力学流体运动方程,初步模拟了二维均质不可压缩流体的运动过程。主要研究内容及成果如下:1、本文在基于键的近场动力学理论基础上,以流体粒子相对速度与压力差描述粒子的受力状态,并结合二维均质不可压缩流体的动量方程,考虑了法向键力的作用,为了提高计算精度,同时引入切向键...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维问题中常用紧支子域
A ( x ) A ( x ) W ( x x ,h )dxΩ= ′ ′ ′（1-12中，Ω为计算域，W ( x x′ ,h)为光滑核函数或光滑函数， h 为光滑半径。由1-12）可知光滑函数直接影响物理量的描述，既决定了函数的形式，定义了支持域尺寸，又影响着粒子描述的一致性和精度，SPH 方法模拟流体的关光滑函数的选择[27]。光滑函数如图 1-3 所示，应满足以下条件1、归一性，如式（1-13）所示W ( x x , h )dx=1Ω ′ ′（1-132、紧支性，如式（1-14）所示W ( x x ′, h )=0， x x ′>kh（1-14问题域
图 1-4 镜像虚粒子与固壁粒子示意图粒子为参照，以边界为对称轴，设置镜像虚粒子[28]。镜像虚固定边界对称，为了防止粒子穿越，常常在边界上布置虚拟如图 1-4 所示。边界虚粒子法上设置固壁粒子，考虑固壁粒子与流体粒子的排斥力，排斥1 20 0000n nijvirtualij ij ijijr rD r rfr r rr r ≤ = ≥ r5）中0r 表示边界力影响范围，1 2D , n ,n 为常数。 SPH 方法处理流固耦合问题时，侧重于解决边界问题，鲜少
【参考文献】：
期刊论文
[1]热防护材料烧蚀温度场的近场动力学模拟[J]. 王超聪,刘齐文,刘立胜,赖欣. 科学技术与工程. 2017(26)
[2]近场动力学研究进展[J]. 乔丕忠,张勇,张恒,张律文. 力学季刊. 2017(01)
[3]基于长程力的SPH方法固壁边界处理[J]. 周学君,陈丁,黄文雄. 河海大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]一种基于压力泊松方程的流体结构紧耦合算法[J]. 王文全,闫妍,张立翔,张承磊. 工程力学. 2012(03)
[5]多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术[J]. 浦锡锋,王仲琦,白春华,周刚. 计算物理. 2010(06)
[6]FLOW AROUND A CIRCULAR CYLINDER USING A FINITE-VOLUME TVD SCHEME BASED ON A VECTOR TRANSFORMATION APPROACH[J]. WANG Jia-song School of Naval Architecture,Ocean and Civil Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China. Journal of Hydrodynamics. 2010(02)
[7]带自由面流体运动的拉格朗日有限元分析[J]. 刘卫斌,孙江龙. 船舶力学. 2007(02)
[8]粘性不可压流场数值模拟的无网格方法[J]. 仇轶,由长福,祁海鹰,徐旭常. 清华大学学报(自然科学版). 2004(02)
[9]CALCULATION OF VISCOUS FLOW AROUND CIRCULAR CYLINDER WITH THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL SIMULATION[J]. Wang Ya-ling, Liu Ying-zhong, Miao Guo-ping School of Naval Architecture and Ocean Engineering Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2001(04)
[10]圆柱非定常绕流及涡致振动的数值计算[J]. 曹丰产,项海帆. 水动力学研究与进展（A辑）. 2001(01)
硕士论文
[1]基于近场动力学理论的流固耦合理论研究[D]. 苏琳.武汉理工大学 2016
[2]基于Voronoi图方法的近场动力学键理论及热电耦合理论研究[D]. 张振宇.武汉理工大学 2015
[3]采用SPH方法的拉格朗日方式流体运动模拟[D]. 李会珍.安徽大学 2013
本文编号：2971263
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维问题中常用紧支子域
A ( x ) A ( x ) W ( x x ,h )dxΩ= ′ ′ ′（1-12中，Ω为计算域，W ( x x′ ,h)为光滑核函数或光滑函数， h 为光滑半径。由1-12）可知光滑函数直接影响物理量的描述，既决定了函数的形式，定义了支持域尺寸，又影响着粒子描述的一致性和精度，SPH 方法模拟流体的关光滑函数的选择[27]。光滑函数如图 1-3 所示，应满足以下条件1、归一性，如式（1-13）所示W ( x x , h )dx=1Ω ′ ′（1-132、紧支性，如式（1-14）所示W ( x x ′, h )=0， x x ′>kh（1-14问题域
图 1-4 镜像虚粒子与固壁粒子示意图粒子为参照，以边界为对称轴，设置镜像虚粒子[28]。镜像虚固定边界对称，为了防止粒子穿越，常常在边界上布置虚拟如图 1-4 所示。边界虚粒子法上设置固壁粒子，考虑固壁粒子与流体粒子的排斥力，排斥1 20 0000n nijvirtualij ij ijijr rD r rfr r rr r ≤ = ≥ r5）中0r 表示边界力影响范围，1 2D , n ,n 为常数。 SPH 方法处理流固耦合问题时，侧重于解决边界问题，鲜少
【参考文献】：
期刊论文
[1]热防护材料烧蚀温度场的近场动力学模拟[J]. 王超聪,刘齐文,刘立胜,赖欣. 科学技术与工程. 2017(26)
[2]近场动力学研究进展[J]. 乔丕忠,张勇,张恒,张律文. 力学季刊. 2017(01)
[3]基于长程力的SPH方法固壁边界处理[J]. 周学君,陈丁,黄文雄. 河海大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]一种基于压力泊松方程的流体结构紧耦合算法[J]. 王文全,闫妍,张立翔,张承磊. 工程力学. 2012(03)
[5]多物质流体动力学方法与结构动力学方法结合的流固耦合计算技术[J]. 浦锡锋,王仲琦,白春华,周刚. 计算物理. 2010(06)
[6]FLOW AROUND A CIRCULAR CYLINDER USING A FINITE-VOLUME TVD SCHEME BASED ON A VECTOR TRANSFORMATION APPROACH[J]. WANG Jia-song School of Naval Architecture,Ocean and Civil Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China. Journal of Hydrodynamics. 2010(02)
[7]带自由面流体运动的拉格朗日有限元分析[J]. 刘卫斌,孙江龙. 船舶力学. 2007(02)
[8]粘性不可压流场数值模拟的无网格方法[J]. 仇轶,由长福,祁海鹰,徐旭常. 清华大学学报(自然科学版). 2004(02)
[9]CALCULATION OF VISCOUS FLOW AROUND CIRCULAR CYLINDER WITH THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL SIMULATION[J]. Wang Ya-ling, Liu Ying-zhong, Miao Guo-ping School of Naval Architecture and Ocean Engineering Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2001(04)
[10]圆柱非定常绕流及涡致振动的数值计算[J]. 曹丰产,项海帆. 水动力学研究与进展（A辑）. 2001(01)
硕士论文
[1]基于近场动力学理论的流固耦合理论研究[D]. 苏琳.武汉理工大学 2016
[2]基于Voronoi图方法的近场动力学键理论及热电耦合理论研究[D]. 张振宇.武汉理工大学 2015
[3]采用SPH方法的拉格朗日方式流体运动模拟[D]. 李会珍.安徽大学 2013
本文编号：2971263
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