剪切变稀自由表面流动问题的不可压SPH模拟

作     者：许晓阳 XU Xiao-yang

作者机构：陕西理工学院数学与计算机科学学院陕西汉中723000 

出 版 物：《陕西理工学院学报（自然科学版）》 (Journal of Shananxi University of Technology:Natural Science Edition)

年 卷 期：2016年第32卷第3期

页      面：71-77页

学科分类：07[理学] 070102[理学-计算数学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11502132) 陕西省教育厅科学研究计划项目(15JK1152) 陕西理工学院博士科研启动基金资助项目(SLGKYQD2-15) 

主　　题：不可压光滑粒子动力学 自由表面流 剪切变稀 液滴 

摘      要：为解决传统弱可压光滑粒子动力学(SPH)方法中,密度的微小变化能引起压力的非物理振荡,发展了一种新的不可压SPH方法,并将其推广到剪切变稀自由表面流动问题的数值模拟中。该方法采用压力Poisson方程求解流体压力,流体控制方程则通过分数步长法进行求解。首先,利用不可压SPH方法模拟了牛顿液滴在水平固壁上的铺展现象,并通过与文献结果的比较,验证了不可压SPH方法模拟自由表面流的有效性;随后,对牛顿液滴和剪切变稀液滴在倾斜固壁上的铺展现象进行了不可压SPH模拟,并讨论了两种液滴铺展现象的不同流动特征。数值结果表明,不可压SPH方法不仅能够有效克服弱可压SPH方法所产生的压力振荡问题,并且能够成功推广到剪切变稀自由表面流的数值模拟中。