弹性颗粒声散射问题直接模拟的IB-LBM研究
发布时间：2021-04-14 17:07
针对弹性颗粒声散射问题提出了一种基于改进IB-IBM的直接模拟方法。在该模拟方法中,流体采用格子Boltzmann方法（LBM）求解,固体采用光滑点插值法（S-PIM）求解,流固耦合采用浸入式边界方法 （IBM）处理,声场通过计算求得的流场压力瞬时扰动直接获得。通过二维近似刚性颗粒声散射算例,该方法得到初步验证;与此同时,计算了二维弹性颗粒声散射问题,讨论了颗粒弹性,声传播介质类型对散射声场的影响,进一步验证了该方法的有效性。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(17)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
光滑点插值法示意图
δp=p i exp( -ln2( (x-4D) 2 +y 2 (0.2D) 2 ) )?????? ??? (19)pi取6.31×107Pa。在A=(r, θ)=(5D, π/2) 处设置观察点以记录瞬时声压变化。计算流域大小20D×20D,其中D取0.01 m。流体选为水介质,其密度ρ0=1.0×103 kg/m3,黏性ν=1.31×10-6 m2/s,声速cs=1.45 ×103 m/s。固体密度ρs=7.82×103 kg/m3,杨氏模量Es=2.0×1011 Pa,泊松比νs=0.26。颗粒边界采用IBM处理,固体域采用光滑点插值法求解。需要指出的是,本算例中的“近似刚性”是指固体声阻抗远远大于流体介质,因此声波透射很小,且固体弹性响应很小,散射声场的主要贡献来源于固体界面对入射声波的反射。所以可以将模拟结果和采用完全刚性假设得到的解析解进行对比,以验证方法的有效性。
式中:U0和 dρ= U 0 c s 为速度振幅和密度振幅。ω为角速度,它和波长的关系为: ω= 2πc s λ 。右端为无反射边界,上下为周期边界。颗粒采用光滑点插值法求解,颗粒边界采用IBM处理。为了避免固体内部虚拟流体对声波的非物理反射,在颗粒内部流体设置吸收层[34],将虚拟流体中的声波衰减。图4 观测点A处散射声压收敛曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于浸入式边界方法的运动物体声辐射数值模拟[J]. 梁岸,钟国华,孙晓峰. 航空动力学报. 2011(03)
本文编号：3137693
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(17)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
光滑点插值法示意图
δp=p i exp( -ln2( (x-4D) 2 +y 2 (0.2D) 2 ) )?????? ??? (19)pi取6.31×107Pa。在A=(r, θ)=(5D, π/2) 处设置观察点以记录瞬时声压变化。计算流域大小20D×20D,其中D取0.01 m。流体选为水介质,其密度ρ0=1.0×103 kg/m3,黏性ν=1.31×10-6 m2/s,声速cs=1.45 ×103 m/s。固体密度ρs=7.82×103 kg/m3,杨氏模量Es=2.0×1011 Pa,泊松比νs=0.26。颗粒边界采用IBM处理,固体域采用光滑点插值法求解。需要指出的是,本算例中的“近似刚性”是指固体声阻抗远远大于流体介质,因此声波透射很小,且固体弹性响应很小,散射声场的主要贡献来源于固体界面对入射声波的反射。所以可以将模拟结果和采用完全刚性假设得到的解析解进行对比,以验证方法的有效性。
式中:U0和 dρ= U 0 c s 为速度振幅和密度振幅。ω为角速度,它和波长的关系为: ω= 2πc s λ 。右端为无反射边界,上下为周期边界。颗粒采用光滑点插值法求解,颗粒边界采用IBM处理。为了避免固体内部虚拟流体对声波的非物理反射,在颗粒内部流体设置吸收层[34],将虚拟流体中的声波衰减。图4 观测点A处散射声压收敛曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于浸入式边界方法的运动物体声辐射数值模拟[J]. 梁岸,钟国华,孙晓峰. 航空动力学报. 2011(03)
本文编号：3137693
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3137693.html
