流固耦合不可压物质点法及其在晃动问题中的应用
发布时间:2018-01-03 05:04
本文关键词:流固耦合不可压物质点法及其在晃动问题中的应用 出处:《计算力学学报》2016年04期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:作为一种混合拉格朗日欧拉法,物质点法在流固耦合问题中具有重要的应用前景。对于自由液面的流动问题,基于物质点法框架已建立了弱可压物质点法和完全不可压物质点法,但在处理流固耦合问题时遇到了困难。弱可压物质点法由于采用可压缩状态方程,导致求解时间步长过小,压力振荡严重,产生了非物理的飞溅现象;完全不可压物质点法基于投影算法和不可压条件,消除了弱可压物质点法的压力振荡,提高了时间步长,但难以处理移动边界问题。基于变分形式的投影算法提出了一种新型流固耦合不可压物质点法,得到了体积加权的压力泊松方程PPE(Pressure Poisson Equation),解决了完全不可压物质点法无法处理不规则边界和移动边界的问题。采用流固耦合不可压物质点法研究了运动刚体容器中的液体晃动问题,并与已有实验和数值结果进行对比,验证了算法的正确性和精度。
[Abstract]:As a mixed Lagrangian Euler method, the material point method has an important application prospect in the fluid-solid coupling problem. The weak compressible material point method and the completely incompressible material point method have been established based on the material point method, but it is difficult to deal with the fluid-solid coupling problem. The weak compressible material point method is based on the compressible equation of state. As a result, the solution time step is too small and the pressure oscillation is serious, which results in non-physical spatter phenomenon. Based on the projection algorithm and the incompressible condition, the point method of completely incompressible material eliminates the pressure oscillation of the point method of the weakly compressible material, and improves the time step. But it is difficult to deal with the problem of moving boundary. Based on the projection algorithm of variational form, a new point method of incompressible material with fluid-solid coupling is proposed. The volume weighted Poisson equation PPE(Pressure Poisson equation is obtained. The problem that the point method of completely incompressible material can not deal with the irregular boundary and the moving boundary is solved. The liquid sloshing problem in the moving rigid body container is studied by using the fluid-solid coupling incompressible material point method. The correctness and accuracy of the algorithm are verified by comparing with the experimental and numerical results.
【作者单位】: 清华大学航天航空学院;
【基金】:国家自然科学基金(11272180)资助项目
【分类号】:O353.4
【正文快照】: 1引言在航天航空、船舶与海洋工程、水利工程和核反应堆等领域中存在大量的流固耦合问题。如航天器在变轨、交会、对接以及装配过程中,液体推进剂在外界激励下产生的剧烈晃动[1];大型液化天然气船(LNG)等载货船内部液体在波浪载荷下的晃动;核反应堆堆芯在地震和海啸等突发刺激
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本文编号:1372475
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