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一种流体力学求解器的建立方法技术

技术编号:39957664 阅读:18 留言:0更新日期:2024-01-08 23:47
本发明专利技术属于计算流体力学技术领域,本发明专利技术公开了一种流体力学求解器的建立方法。该求解器包括前处理‑建模、计算求解和后处理‑绘制云图三个模块。具体过程包括:将模型离散成粒子,整个流场的运动状态通过这些相互作用的离散粒子来描述;初始化参数;计算粒子粘性力和质量力从而引入中间速度,求解中间位移;计算粒子数密度,判断自由面;求解压力泊松方程和压力梯度;修正粒子速度,更新位移;进行后处理。本发明专利技术不需要生成网格,所以不用担心网格质量问题,节省了生成网格的工作;不用额外的数值方法来描述自由面的变形且避免了对流项离散带来的数值耗散问题;能够模拟诸如波浪破碎、液体飞溅等复杂的自由液面流动现象,更加贴近真实工况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算流体力学,尤其涉及一种流体力学求解器的建立方法


技术介绍

1、具有自由边界的流体流动问题广泛存在于自然与工程问题中。比如在航天领域中,直流撞击式喷嘴液体火箭发动机的雾化、水陆两栖飞行器,油箱晃动等均涉及自由面流动。且自由液体表面的存在是海洋工程中流动问题的一个重要特征。常见的船舶运动产生的波浪、货舱内液体晃动、波浪与结构物的相互作用等,这些涉及自由液面的问题都需要一步步解决。

2、然而在求解自由液面的过程中,必须确定自由面的形状和位置,因此它们的存在使得解决这些流动问题变得非常具有挑战性。当流动剧烈时,自由表面尤其会呈现显著的变形。在严重的情况下,还会出现液体翻滚、破碎、飞溅等现象。自由水面的流动所产生的动力效应会对船舶和海洋建筑的性能和安全产生影响,并导致巨大的变形。例如,液体晃动对舱壁的影响可能导致结构损坏。由于显著的非线性和随机性,解决大变形的问题极具挑战性。

3、基于上述原因,在包括大浪、液体晃动、艏/甲板撞击或绿水等各种海洋工程应用中,准确预测高度非线性的自由表面流动及其相应的流体冲击载荷是非常重要的。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,所述方法为无网格法,将模型离散成为携带位置、速度和压力信息的粒子,且这些粒子在一定范围内相互作用;整个流场的运动状态通过这些相互作用的离散粒子来描述。

3.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,对相邻粒子的搜寻:在无网格法中,粒子的很多物理量都是通过其控制范围内相邻粒子相关物理量的加权求和得到的;随着时间步的变化,粒子的相对位置也会发生变化,每个时间步要进行相邻粒子搜索。

4.根据权利要求1所述的一种流体力学求...

【技术特征摘要】

1.一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,所述方法为无网格法,将模型离散成为携带位置、速度和压力信息的粒子,且这些粒子在一定范围内相互作用;整个流场的运动状态通过这些相互作用的离散粒子来描述。

3.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,对相邻粒子的搜寻:在无网格法中,粒子的很多物理量都是通过其控制范围内相邻粒子相关物理量的加权求和得到的;随着时间步的变化,粒子的相对位置也会发生变化,每个时间步要进行相邻粒子搜索。

4.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,根据固壁条件求解作用力:为了防止粒子在高速运动下穿透固壁而导致计算的失误,当流体边界粒子成为流体内部粒子的相邻粒子时,产生一个沿两个粒子中心线方向的作用力:

5.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,计算粒子在粘性力和质量力作用下产生的速度增量,并计算粒子在这两种力作用下获得的中间速度v*,并按照该速度移动粒子至中间位移r*。

6.根据权利要求1所述的一种流体力学求解器的建立方法,其特征在于,计算粒子数密度:当粒子在粘性力和质量力的作用下移动到中间位移处时,所有粒子的相邻粒子都发生变化,此时需...

【专利技术属性】
技术研发人员:陶爱峰张珍秦淑芳
申请(专利权)人:河海大学
类型:发明
国别省市:

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