SPH

摘要： 在利用组合射流开采页岩油气资源的过程中,射流参数的变化对组合射流破岩效果有着较大影响。为揭示参数变化对组合射流破岩能力的影响,利用光滑粒子流体动力学(SPH)方法构建组合射流冲蚀岩石的数值模型,通过模拟组合射流冲击岩体问题,并与已有结果进行对比,验证了所建模型的有效性。在此模型的基础上,研究了不同射流喷距、射流直径和射流轴向倾角下组合射流破岩的动态损伤过程。研究结果表明:随着射流喷距的增大,岩石破损坑纵截面面积先增大后减小,这说明喷距存在最佳值;射流直径的改变会直接影响岩石破损坑的形状,射流直径越大,岩石破损坑纵截面面积越大,破损坑底部的凸台越小;岩石表面破损坑径随着射流轴向倾角的增大而增大,但其纵截面面积变化较小。研究结果可为组合射流在喷射压裂作业中的应用提供理论支撑。

摘要： 为增强深部煤矿岩石爆炸破碎效果,提出了一种分段装药的爆破方法。基于SPH(光滑粒子流)方法,对不同分段比例装药结构下岩体破碎情况、岩石飞散速度以及爆破成腔效果进行了分析,使用分形维数比较了不同装药结构下岩石的破碎效果。研究表明,孔底起爆效果比孔口起爆效果好,普通连续装药结构不能最大化利用爆炸的破岩效果,采用分段装药的方法能为下部岩体破碎增加临空面。当上部装药比例为0.4时,炸药对岩体的破碎效果最好。

摘要： 为研究孤立波作用下结构物周围流场特征,基于无网格SPH方法,建立孤立波与海洋结构物相互作用模型,对不同波幅孤立波作用下部分淹没矩形结构物周围波面、流速、涡量及结构受力特征进行计算分析,探索了相对波高对非淹没结构物周围流场的影响规律。结果表明:流场特征与相对波高密切相关,相对波高较小时,波面、流速、涡量及结构荷载均较为光滑,相对波高在0.2以上时,波峰爬升至结构物顶部并在越过结构物后与水槽内水体碰撞造成流场波动,波面、流速、涡量及结构荷载的波动幅度随着相对波高增大而增大,流场更加复杂,结构物水平和垂向负压也越大,且结构物周围涡分布逐渐向深度方向和下游方向发展。

摘要： A Smooth Particle Hydrodynamics(SPH)method is employed to simulate the two-phase flow of oil and water in a reservoir.It is shown that,in comparison to the classical finite difference approach,this method is more stable and effective at capturing the complex evolution of this category of two-phase flows.The influence of several smooth functions is explored and it is concluded that the Gaussian function is the best one.After 200 days,the block water cutoff for the Gaussian function is 0.3,whereas the other functions have a block water cutoff of 0.8.The effect of various injection ratios on real reservoir production is explored.When 14 and 8 m^(3)/day is employed,the water breakthrough time is 130 and 170 days,respectively,and the block produces 9246 m^(3) and 6338 m^(3) of oil cumulatively over 400 days.

摘要： 针对涉及结构变形破坏的流固耦合(Fluid-structure interaction,FSI)问题,提出一种基于虚粒子和排斥力的近场动力学(Peridynamics,PD)-光滑粒子动力学(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合方法。结合PD方法求解不连续问题以及SPH方法在流体模拟方面的优势,分别采用PD方法与SPH方法求解固体域和流体域,并通过流体粒子-虚粒子接触算法处理流-固界面,既能利用粒子间排斥力有效防止粒子穿透现象发生,又能利用虚粒子修正流体粒子的边界缺陷,提高计算精度。采用PD-SPH耦合方法模拟静水压力作用下的铝板变形问题以及溃坝水流冲击弹性板问题,所得结果与解析解或其它数值结果吻合良好,验证了耦合方法的可行性和有效性。进一步应用耦合方法模拟了流体作用下的结构变形、破坏以及破坏后部分结构运动全过程,验证了PD-SPH耦合方法在流固耦合-结构破坏问题模拟方面的适用性。

摘要： 为研究大型固定翼无人机机翼在发生鸟撞事故后的冲击变形以及机翼变形后的气动特性,运用有限元方法,在Ls-dyna软件中,基于SPH法模拟了不同速度下鸟体正面碰撞机翼的全过程,然后应用Ansys-Fluent软件对变形前后的机翼气动性能进行了数值模拟分析。仿真结果表明:随着鸟体速度的增加,机翼蒙皮的变形不断加大,当鸟体冲击速度达到120 m/s时,机翼蒙皮达到极限塑性应变发生破坏。对于3 mm和4 mm不同厚度的机翼蒙皮,鸟体撞击速度相同时,随着蒙皮厚度的增加,蒙皮节点位移和蒙皮能量在减小,而撞击应力增加。鸟撞会对机翼气动外形造成影响,压力分布和表面流线发生变化,进而影响机翼的气动力特性,造成升力系数下降阻力系数升高。鸟体的冲击速度越大,对机翼造成的“减升增阻”效应就越明显。

摘要： 为了对比不同装药结构的双向聚能装药爆破效果、更好地指导工程实践,基于ANSYS/LS-DYNA的SPH和ALE方法,在保证椭圆长短轴比为15:11、长轴为30 mm的情况下,研究了聚能管材料分别为紫铜和PVC时椭圆双极线型双向聚能药包爆破随锥角的变化规律,同时分析不同外壳形状对聚能射流的影响.结果表明:药型罩为紫铜的情况下,随着椭圆双极线型聚能药包锥角不断减小,装药面积逐渐减小,但聚能射流头部速度增大;随着药型罩锥角不断减小,用于形成杵体的药型罩质量增大,用于形成射流的药型罩质量有所下降;聚能管材料为PVC时与聚能管为紫铜聚能药包爆破的变化规律基本一致;椭圆+直线型外壳和椭圆型外壳形成的聚能射流头部速度基本一致,但前者相对后者节省药量,此外两者形成的射流头部速度相对直线型外壳的要小;SPH和ALE两种算法实现的计算结果趋于一致,表明采用数值模拟方法的有效性.研究结果对线型聚能装药结构及参数优化具有一定的指导意义.

摘要： 采煤机截割部行星机构工作环境恶劣,受到的冲击载荷较大且内部润滑情况复杂。为了更加准确地计算行星机构动态特性,提出了一种基于Abaqus的光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法。以MG400/951WD型采煤机为工程对象,通过三维建模软件Pro/E建立采煤机整机三维装配模型,导入Adams中进行多体动力学仿真,并输出载荷文件。在Abaqus中建立行星机构流-固耦合模型,运用显式动力学求解器进行非线性齿轮啮合动态分析,验证了油液无网格化特征对比传统动力学分析法具有天然优势,可广泛应用于工矿设备关键结构件的动力学研究中。

摘要： 当前港口航道与海岸工程相关专业在实验中时间和场地受限,实验教学效果较差.该文将基于拉格朗日法的SPH技术用于波浪特性虚拟仿真实验,通过求解SPH形式的N-S方程,借助以质点为单位并基于GPU加速进行后期渲染得到的水槽实验结果和港口实验结果可以真切直观地展现波浪运动特性.该方法可为学生提供更加生动、立体的学习环境,激发学生的兴趣和创新性,在巩固学生对以波浪运动特性为核心的港航专业知识的理解、拓展基础理论、培养工程实践能力方面都具有积极的推动作用.

摘要： 为了研究球缺型药型罩壁厚变化对杆式射流成型的影响,应用AUTODYN软件,采用SPH方法对不同壁厚的球缺型药型罩杆式射流形成过程进行了数值模拟研究。通过分析仿真结果,等壁厚球缺型药型罩形成的杆式射流最为稳定,可为杆式射流的研究提供一定的借鉴。

摘要： 半透明材料相变过程不仅涉及到辐射-导热耦合传热现象,还伴随着边界面移动和变形等问题.传统的网格法在处理这一类问题时具有很大局限性,而无网格求解技术在处理边界移动、变形等相变问题具有很大优势.本文初步应用无网格的光滑粒子流体动力学方法SPH 来处理半透明材料相变传热过程中温度变化、相界面移动问题,同时探索了无网格SPH 法处理半透明材料内辐射传输问题,获得了较好的结果,同时计算速度也较快.

摘要： 半透明材料相变过程不仅涉及到辐射-导热耦合传热现象,还伴随着边界面移动和变形等问题.传统的网格法在处理这一类问题时具有很大局限性,而无网格求解技术在处理边界移动、变形等相变问题具有很大优势.本文初步应用无网格的光滑粒子流体动力学方法SPH 来处理半透明材料相变传热过程中温度变化、相界面移动问题,同时探索了无网格SPH 法处理半透明材料内辐射传输问题,获得了较好的结果,同时计算速度也较快.

摘要： 半透明材料相变过程不仅涉及到辐射-导热耦合传热现象,还伴随着边界面移动和变形等问题.传统的网格法在处理这一类问题时具有很大局限性,而无网格求解技术在处理边界移动、变形等相变问题具有很大优势.本文初步应用无网格的光滑粒子流体动力学方法SPH 来处理半透明材料相变传热过程中温度变化、相界面移动问题,同时探索了无网格SPH 法处理半透明材料内辐射传输问题,获得了较好的结果,同时计算速度也较快.

摘要： 半透明材料相变过程不仅涉及到辐射-导热耦合传热现象,还伴随着边界面移动和变形等问题.传统的网格法在处理这一类问题时具有很大局限性,而无网格求解技术在处理边界移动、变形等相变问题具有很大优势.本文初步应用无网格的光滑粒子流体动力学方法SPH 来处理半透明材料相变传热过程中温度变化、相界面移动问题,同时探索了无网格SPH 法处理半透明材料内辐射传输问题,获得了较好的结果,同时计算速度也较快.

摘要： 半透明材料相变过程不仅涉及到辐射-导热耦合传热现象,还伴随着边界面移动和变形等问题.传统的网格法在处理这一类问题时具有很大局限性,而无网格求解技术在处理边界移动、变形等相变问题具有很大优势.本文初步应用无网格的光滑粒子流体动力学方法SPH 来处理半透明材料相变传热过程中温度变化、相界面移动问题,同时探索了无网格SPH 法处理半透明材料内辐射传输问题,获得了较好的结果,同时计算速度也较快.

摘要： 提出一种基于SPH的运动物体与水交互的仿真建模方法。该方法以坠落物体为例,对物体和水进行粒子化,建立物体粒子与水粒子的受力分析模型和状态更新方法,以及粒子与障碍物的碰撞检测方法,并基于Marching Cubes算法从水粒子的数据中抽取出水的自由运动表面,完成水面绘制.实验结果表明,该方法能获得比较真实的仿真效果,且当粒子数量低于6000个时,可达到实时仿真的速率。

摘要： 提出一种基于SPH的运动物体与水交互的仿真建模方法。该方法以坠落物体为例,对物体和水进行粒子化,建立物体粒子与水粒子的受力分析模型和状态更新方法,以及粒子与障碍物的碰撞检测方法,并基于Marching Cubes算法从水粒子的数据中抽取出水的自由运动表面,完成水面绘制.实验结果表明,该方法能获得比较真实的仿真效果,且当粒子数量低于6000个时,可达到实时仿真的速率。

摘要： 提出一种基于SPH的运动物体与水交互的仿真建模方法。该方法以坠落物体为例,对物体和水进行粒子化,建立物体粒子与水粒子的受力分析模型和状态更新方法,以及粒子与障碍物的碰撞检测方法,并基于Marching Cubes算法从水粒子的数据中抽取出水的自由运动表面,完成水面绘制.实验结果表明,该方法能获得比较真实的仿真效果,且当粒子数量低于6000个时,可达到实时仿真的速率。

摘要： 提出一种基于SPH的运动物体与水交互的仿真建模方法。该方法以坠落物体为例,对物体和水进行粒子化,建立物体粒子与水粒子的受力分析模型和状态更新方法,以及粒子与障碍物的碰撞检测方法,并基于Marching Cubes算法从水粒子的数据中抽取出水的自由运动表面,完成水面绘制.实验结果表明,该方法能获得比较真实的仿真效果,且当粒子数量低于6000个时,可达到实时仿真的速率。

摘要： 从加权残值法角度出发，RKPM方法属于配点法的一种。本文给出了二维情况下计算RKPM形函数的具体离散公式，通过与SPH法的比较结果说明该方法能有效改善形函数在边界上的性质，并将该方法应用于水射流高速碰撞等实际问题，数值结果表明RKPM方法作为一种无网格方法在处理大变形问题时的优势。

摘要： 本发明公开了一种再生SPH‑FDY纤维，包括PET纤维芯层和PTT纤维表层，其中PET纤维的重量份为20‑60份，PTT纤维的重量份为45‑85份，PET纤维按重量份包括80‑90份纤维级PET聚酯切片、2‑6份活性炭、1‑5份石蜡和1‑2份功能性粉末，功能性粉末包括3‑15份导电金属粉末、2‑2.8份硫酸盐、10‑30份沥青、10‑20份低聚乙二醇、2‑3份增容剂、36‑45份粘胶纤维，PTT纤维按重量份包括80‑88份纤维级PTT聚酯切片、3‑4份聚硅氧烷偶联剂、1‑2份氢氧化钠催化剂、3‑6份玻璃纤维和4‑5份耐磨粉末，耐磨粉末按重量份包括30‑40份载银沸石、10‑18份云母粉、15‑22份无机碱金属盐、6‑12份改性聚乙烯、4‑9份苯乙烯系热弹体；本发明加入了功能性粉末和耐磨粉末，使其再生SPH‑FDY纤维的实用性更高。

摘要： 本发明公开了一种再生SPH‑POY纤维，包括涤纶纤维芯线和外包覆锦纶纤维，其中涤纶纤维的重量份为60‑80份，锦纶纤维的重量份为25‑40份；所述涤纶纤维按重量份包括91‑94份再生涤纶切片、3‑5份活性炭、2‑5份柔软剂和1‑2份抗静电粉末，所述抗静电粉末包括5‑8份导电金属粉末、1‑3份石墨烯、12‑22份高岭土、8‑12份丙烯酸树脂、18‑25份硫酸钡、20‑25份碳纳米管纤维；所述锦纶纤维按重量份包括90‑94份锦纶切片、2‑5份偶联剂、2‑3份氟化钛、1‑2份氟化锆、2‑3份抗菌粉末，所述抗菌粉末按重量份包括40‑55份载银沸石、15‑20份芥末提取液、5‑10份氧化锌、3‑8份碳酸钠；本发明通过加入了抗静电粉末和抗菌粉末，使得再生SPH‑POY纤维兼具有抗静电和抗菌两种性能。

摘要： 本发明提供了一种用于飞行器水上迫降SPH模拟的直接造波方法，根据水动力位势流理论，求解出有浪水域内各质点的速度、加速度等，在SPH流场计算前计算域初始化时，将波浪条件和运动参数赋给初始状态的水域粒子。本发明无需耗时的预先造波计算，为有浪条件下直升机迫降问题的SPH计算分析提供便利。

摘要： 一种基于SPH方法的颗粒冲击铝合金表面形貌预测仿真方法，其特征在于：首先建立120‑200颗三维颗粒冲击工件模型，然后进行仿真设置和仿真求解，颗粒材料使用高硬度氧化铝材料和中等硬度氨基模塑料材料。仿真结果采用三维插值原理读取工件表层粒子坐标信息，绘制出表面三维形貌图。本发明能够与实验结果有很好的一致性，准确的预测不同颗粒撞击角度下工件表面撞击形貌。本发明能够清晰的展现了磨料气射流抛光过程中颗粒的高速撞击行为，从而也有助于磨料气射流抛光加工材料去除机理的研究。

摘要： 本发明公开了一种CFD–FEM–SPH四向耦合的载液船舶水弹性响应模拟方法，包括以下步骤：S1、在FEM求解器中建立船体结构三维有限元模型，对船体结构进行有限元网格划分，并定义各类结构单元的参数及施加约束与载荷；S2、在CFD求解器中建立数值水池模型，建立水池流体域和船体外壳模型，设置各项条件；S3、在SPH求解器中建立液舱晃荡模型，对液舱进行属性设置；S4、设置CFD–FEM–SPH四向流固耦合的数据传递方法；S5、程序运行求解及数据导出。本发明方法将船体运动、波浪载荷、液舱晃荡、结构响应的共同作用综合考虑，充分考虑各类流固耦合问题，能够更精确地模拟载液船舶在波浪中航行时的运动和受力情况。

摘要： 本发明公开了一种基于SPH多相流的桥梁冲刷模块化仿真方法，包括：构建粒子模型，基于HBP模型引入DP屈服准则，设定土体屈服强度；粒子分类；判定土体应力状态，更新粘度；基于屈服土体粒子，引入Shield判断准则，判定转化为推移质的粒子，并更新粒子类型及粘度；基于推移质粒子，引入Mastbergen公式，判定转化为悬移质的粒子，并更新粒子类型粘度；基于悬移质粒子，引入Mastbergen公式，判定转化为推移质的粒子，并更新粒子类型及粘度；完成所有粒子检索与类型转换，进入多相流求解，完成一个时间步长，进入下一次循环；本发明通过基于SPH多项流算法的二次开发，引入多种结构模型，可实现基础局部冲刷精细化数值模拟。

摘要： 本发明公开了一种基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，包括以下步骤：(1)建立SPH近场滑坡涌浪计算模型；(2)进行SPH近场滑坡涌浪计算；(3)提取SPH近场滑坡涌浪中滑体运动速度，首浪浪高，以及对岸浪高；(4)建立远场滑坡涌浪计算模型；(5)以SPH近场滑坡涌浪计算模型获得的首浪高度为依据，通过标定远场模型的对岸浪高，确定远场滑坡涌浪计算模型中涌浪的输入；(6)进行远场涌浪的计算，获得涌浪远场传播特征；(7)提取远场滑坡涌浪计算模型中各测点的最大浪高，绘制涌浪最大浪高分布云图，确定灾害影响范围。本发明解决了滑坡涌浪模拟计算中岩土体材料参数难以准确确定以及涌浪产生边界难以准确输入的问题。

摘要： 本发明涉及一种用SPH模拟含速度入口的弱可压缩流体流动的方法，包括以下步骤：初始化参数信息，参数信息包括计算域的顶点坐标，流体域的顶点坐标，壁面边界的顶点坐标，入口边界的顶点坐标、出口边界的顶点坐标，流体粒子间距，壁面粒子间距，入口粒子间距，出口粒子间距，总时间，时间步长；生成流体粒子、壁面粒子、入口粒子；列出描述弱可压缩流体流动的控制方程的离散格式和边界条件施加方式并迭代计算；输出结果：输出所有流体粒子的位置、速度、压力、密度，所有壁面粒子的位置、速度、压力、密度以及所有入口粒子的位置、速度、压力、密度。

摘要： 本发明公开了一种基于颗粒离散元与SPH的滑坡涌浪模拟方法，包括：(1)建立颗粒离散元初始模型；(2)根据滑坡下滑时的水位计算颗粒在水中运动受到的浮力和水阻力；(3)对颗粒的速度矢量提取，并将速度矢量导出作为滑体颗粒坐标文件，得到每个颗粒的运动状态；(4)进行滑坡运动颗粒离散元计算，获得滑坡失稳演化过程；(5)基于颗粒离散元初始模型建立SPH滑坡涌浪计算模型；(6)设置SPH滑坡涌浪计算模型中滑体部分每个粒子的运动形式，获得滑坡涌浪演化过程，滑体入水激起涌浪以及涌浪传播的过程。本发明解决了SPH方法中由于边界条件限制难以准确表现滑坡体运动的问题，准确考虑岩土体材料以及滑动面力学参数对滑坡涌浪的影响，使计算结果符合实际。

摘要： 一种基于SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)的流体分析模拟装置，包括：建模部，其生成由多个多边形构成的基于网格的结构模型以及位于上述结构模型内的多个粒子；多边形信息生成部，其生成关于上述多个多边形中的每个多边形的多边形信息；单元信息生成部，其将上述多个粒子以及上述多个多边形存在的空间划分为多个单元，并生成关于上述多个单元中的每个单元的单元信息；以及碰撞判断部，其基于上述多个粒子的相关数据、上述多边形信息以及上述单元信息，判断粒子与多边形的碰撞的可能性。