基于大渦模擬的改進(jìn)MPS法模擬楔形體入水沖擊.pdf

1、入水沖擊問題很早就為人們所關(guān)注,這個問題涉及到物體所受的沖擊載荷以及自由液面的大變形。隨著計算機(jī)軟件和硬件的發(fā)展,采用計算流體力學(xué)的方法研究入水沖擊問題也越來越普遍。網(wǎng)格法和無網(wǎng)格法是目前計算流體力學(xué)的兩種主要方法。移動粒子半隱式法(Moving-Particle Semi-Implicit Method, MPS)是一種基于拉格朗日粒子理念的無網(wǎng)格方法,通過計算每個時刻每個粒子的速度,壓強(qiáng)和坐標(biāo)來描述流體的運(yùn)動。這樣在模擬自由液面的大

2、變形時,避免了網(wǎng)格精度對計算的影響,可以得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。
　　本文嘗試運(yùn)用基于大渦模擬的改進(jìn)MPS法模擬楔形體的入水沖擊。由于粒子運(yùn)動的隨機(jī)性,原始的MPS法存在一個壓力震蕩的問題。為了減緩 MPS方法的壓力震蕩,我們引入了新的壓力泊松方程,得到了改進(jìn)的MPS法。我們之前的研究驗證了改進(jìn)MPS法在數(shù)值模擬過程中緩解壓力振蕩的有效性。在對湍流的模擬中,大渦模擬運(yùn)用的非常廣泛,而且得到的效果也比較令人滿意。作為粒子法模擬自由液面變

3、化的參照對象,文章首先用基于有網(wǎng)格計算理論的FLUENT軟件計算模擬了楔形體的入水沖擊過程,并觀察了在入水沖擊的過程中,自由液面的變形情況。然后文章將基于大渦模擬的改進(jìn) MPS法用于平板沖擊水面的模擬中,將不同核函數(shù)的計算結(jié)果和實驗結(jié)果進(jìn)行對比,得出KF1核函數(shù)更適用于沖擊模擬。然后我們深入分析了粒子穿越的原因,提出了雙層楔形體壓力墻粒子布置的方法。最后運(yùn)用基于大渦模擬的改進(jìn) MPS方法模擬楔形體的入水沖擊,對比了雙層楔形體壓力墻和單層