SPH模型的精度影响因素分析

摘要

本次研究通过SPH流体模型的两个经典算例：Shock Tube和Shear-Cavity，分别模拟了SPH模型中光滑核函数、光滑长度、边界处理方法、粒子的初始分布、粒子数量等计算参数的选择对模拟结果影响。为基于SPH模型的月球形成大碰撞模型数值模拟打下基础。通过本次精度影响分析的模拟结果，可以得出一下一些基本认识：常用光滑核函数对Shock Tube和Shear-Cavity模拟的影响结果较小，采用不同光滑核函数对Shock Tube和Shear-Cavity模拟的结果基本一致；光滑长度的选取对模拟结果有一定影响，其影响结果要大于光滑核函数对模拟结果的影响；SPH模型的边界处理方法对模拟结果有较大影响，没有采用或采用了不合理的边界处理方法，对SPH模型的计算结果会产生较大误差。粒子的初始分布对SPH模型的影响随时间递减。粒子数量对Shock Tube和Shear-Cavity模拟的影响结果较小，从400个初始粒子到40000个初始粒子，其计算结果差别不大。需要注意的是，针对Shock Tube和Shear-Cavity这样的简单算例，计算结果对粒子数量不敏感。