自由面上流固耦合的数值模拟研究及其应用

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近年来,针对流体模拟,发展出了一种新的方法--移动粒子方法(Moving Particle Method)。这种方法不需要网格便可以离散流体方程,因此可以便捷地模拟流体的自由表面。   经典流体模型有三个方程:质量守恒方程,动量守恒方程和能量守恒方程。目前为止,已经有很多粒子方法。本文主要研究有限体积粒子方法(Finite Volume Particle Method),有限体积粒子方法先给出每个粒子的控制体积,以此离散积分型质量守恒方程和动量守恒方程,然后求解。   粒子方法也可以用来计算流固混合模型。传统的方法计算时没有考虑到固体对流体的影响,本文对原有的算法进行改进,应用有限体积粒子方法(Finite Volume Particle Method)计算流体和固体粒子的相互作用和运动,模拟自由面上的流固耦合。计算时考虑固体粒子移动对流体产生的影响,使得算法更加合理,并且进行若干数值模拟研究及应用。编程过程中,应用邻接表搜索算法减少搜索时间,并且应用不完全乔类斯基共轭梯度法来求解得到的对称正定方程组。   数值模拟结果显示,该方法可以很逼真地模拟流固耦合的自由面和固液相互作用过程。  
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