固体入水的边界压力处理及表面粒子位置的修正

摘要

基于传统光滑粒子流体动力学(SPH)方法的边界力法、虚粒子法或耦合力法处理固体入水时,流体与固体交互界面的粒子密度不连续、压力不稳定、固体边界处会发生部分流体粒子穿透或分离等现象,而流体表面因为受到力的作用,表面破碎后,液面较粗糙.针对上述问题,结合边界力和虚粒子的优点,对耦合力法进行改进,处理运动固体边界,阻止流体粒子穿透固体边界;改进交互界面的压力计算方法,提高计算精度,稳定交互界面压力场;对流体表面的粒子位置进行校正,提升流体表面自由流动液面边界的模拟效果.通过经典的二维固体入水实验,对该方法进行了验证,实验结果表明,本文方法在流体粒子与固体粒子交互后,交互界面压力稳定,界面分离清晰无穿透,表面流体粒子分布均匀,流场的运动真实自然.