基于光滑粒子流体动力学的污染物输运预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于光滑粒子流体动力学的污染物输运预测方法，通过以下若干步骤实现：步骤一，系统初始化：初始化参数信息；步骤二，生成粒子：包括生成流体粒子、入流粒子和出流粒子；步骤三，列出控制方程的离散格式和边界条件施加方式并迭代计算：用SPH方法离散描述污染物输运的控制方程，并基于初始参数条件从0时刻开始迭代计算；步骤四，输出结果：包括最终时刻所有类型的粒子的位置、速度和浓度。本发明专利技术可以准确预测污染物初始间断分布情况下浓度发生的变化，不会产生非物理振荡现象。不会产生非物理振荡现象。不会产生非物理振荡现象。

【技术实现步骤摘要】
基于光滑粒子流体动力学的污染物输运预测方法


[0001]本专利技术涉及SPH流体数值模拟
，尤其是针对用SPH预测污染物初始间断分布情况下输运过程中浓度变化的新方法。

技术介绍

[0002]光滑粒子流体动力学(Smooth Particle Hydrodynamics，SPH)是一种数值方法，也是一种插值方法，它首先被引入天体物理学领域[1][2]，现在广泛用于流体数值模拟。SPH流体数值模拟基于SPH数值方法求解数学模型，将连续的数学模型在时间和空间上离散，从而基于初始参数条件利用计算机自动求解流体运动过程中各物理属性的变化趋势。
[0003]在SPH数值模拟过程中，所研究的流体流动的区域称为问题域。针对问题域规模较大的情况，可以对问题域中一个小区域内的关键性的流体流动问题进行研究，该小区域称为计算域。例如河流中的污染物输运问题，只关注河流中被污染区域污染物的变化情况，整个河流就是问题域，被污染的区域就是计算域。计算域的大小直接决定着计算量的大小，因此计算域不能无限地扩大，需要控制在一定的范围内。流体从入流边界流入计算域，从出流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光滑粒子流体动力学的污染物输运预测方法，包括以下步骤：步骤一，系统参数初始化，参数信息包括计算域的顶点坐标，入流边界的顶点坐标，出流边界的顶点坐标，流体粒子间距，光滑长度，模拟总时间，时间步长和扩散系数；步骤二，生成粒子；1)生成流体粒子，在流体域均匀分布流体粒子，并添加初始流体粒子信息；初始流体粒子信息包括流体粒子密度、流体粒子质量、流体粒子x方向速度、流体粒子y方向速度、流体粒子的类型标识号为1、流体粒子的浓度；2)生成入流粒子，在流体域均匀分布入流粒子，并添加初始入流粒子信息；初始入流粒子信息包括入流粒子密度、入流粒子质量、入流粒子x方向速度、入流粒子y方向速度、入流粒子的类型标识号为2、入流粒子的浓度；3)生成出流粒子，在流体域均匀分布出流粒子，并添加初始出流粒子信息；初始出流粒子信息包括出流粒子密度、出流粒子质量、出流粒子x方向速度、出流粒子y方向速度、出流粒子的类型标识号为3、出流粒子的浓度；步骤三，列出控制方程的离散格式和边界条件施加方式并迭代计算：1)控制方程的离散格式：描述污染物输运问题的控制方程用SPH数值方法离散后的格式为：式为：式为：式为：式为：其中，W(x
i
‑
x
j
，h)称为光滑核函数(以下简称“核函数”)，是核函数的梯度，h称为光滑长度，等于1.33dx，dx是初始规则分布的粒子间距，核函数通常选取三次样条函数，用R表示x
i
和x
j
之间的相对距离，R＝|x
i
‑
x
j
|/h，则核函数W(x
i
‑
x
j
，h)表达式为：i表示当前流体粒子，其临近2h范围是其支持域，j是当前流体粒子支持域内的其中一个流体粒子，x
i
和x
j
分别是当前流体粒子i和其支持域内流体粒子j的位置，N是当前粒子i支持域内所有流体粒子的个数，n代表当前时刻，n+1代表下一时刻；m
j
是流体粒子j的质量，ρ
i
和ρ
j
分别是当前流体粒子i和其支持域内流体粒子j的密度，分别为计算过程中的中间变量没有实际含义，C
i
和C
j
分别是当前流体粒子i和其支持域内流体粒子j
的浓度，D表示扩散系数，t是时间步长；在公式(1)～(4)中，在公式(1)～(4)中，为示性函数，其表达式如下：为示性函数，其表达式如下：为示性函数，其表达式如下：为示性函数，其表达式如下：x
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯庆志，陈少康，苗春福，何理，苏志伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：