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基于光滑粒子动力学方法的液滴冲击固壁面问题数值模拟
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O353.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中北大学机电工程学院,太原030051, [2]中国科学院力学研究所,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50976108, 11172306) 资助的课题.
中文摘要:

采用改进的光滑粒子动力学(SPH)方法对液滴冲击固壁面问题进行了数值模拟. 为了提高传统SPH方法的计算精度和数值稳定性, 在传统的SPH方法的基础上对粒子方法中的密度和核梯度进行了修正, 采用了考虑黎曼解法的SPH流体控制方程, 构造了一种新型的粒子间相互作用力(IIF)模型来模拟表面张力的影响. 应用改进的SPH方法对液滴冲击固壁面问题进行了数值模拟. 计算结果表明:新型的IIF 模型能够较好地模拟表面张力的影响, 改进的SPH方法能够精细地描述液滴与固壁面相互作用过程中液滴的内部压力场演变和自由面形态变化, 液滴的铺展因子随初始韦伯数的增大而增大, 数值模拟结果与实验得到的结果基本一致.

英文摘要:

In this paper, we present a numerical simulation of a single liquid drop impacting onto solid surface with smoothed particle hydrodynamics (SPH). SPH is a Lagrangian, meshfree particle method, and it is attractive in dealing with free surfaces, moving interfaces and deformable boundaries. The SPH model includes an improved approximation scheme with corrections to kernel gradient and density to improve computational accuracy. Riemann solver is adopted to solve equations of fluid motion. An new inter-particle interaction force is used for modeling the surface tension effects, and the modified SPH method is used to investigate liquid drop impacting onto solid surfaces. It is demonstrated that the inter-particle interaction force can effectively simulate the effect of surface tension. It can well describe the dynamic process of morphology evolution and the pressure field evolution with accurate and stable results. The spread factor increases with the increase of the initial Weber number. The numerical results are in good agreement with the theoretical and experimental results in the literature.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876