多级自适应粒子细化方法及大细化比例和新的复杂流体-结构相互作用问题自由表面检测算法
摘要：流体-结构相互作用（FSI）是海洋工程中的一个关键问题。最近，由于其拉格朗日性质和处理多物理问题的优势，平滑粒子流体动力学（SPH）方法已经被应用于FSI问题。自适应粒子细化（APR）方法可以极大地提高SPH的效率，在感兴趣的区域细化粒子，而在其他区域使用粗粒子。在本研究中，通过开发几种新算法进一步改进了APR方法。首先，采用4倍的细化比例进行多级分辨率的粒子细化策略，与标准的APR方法相比，这大大降低了计算成本。其次，部署规则化过渡子区域以实现各向同性的粒子分布，在细化区域和非细化区域之间使解决方案更加平滑，从而得到更准确的预测。第三，在具有自由面的复杂FSI问题中，提出了一种基于Voronoi图的新的自由面检测方法，并将其与传统方法进行了比较验证。然后，将改进的APR方法应用于一组具有挑战性的FSI案例。数值模拟表明，使用4倍细化比例的细化结果与其他研究和实验数据一致，并且与使用2倍细化比例的结果完全吻合。对于所有考虑的案例，都观察到计算时间的显著减少。总体而言，具有大的细化比例和新的自由面检测策略的改进APR方法在高效准确地模拟复杂FSI问题方面显示出极大的潜力。
作者：Tianrun Gao and Huihe Qiu and Lin Fu
论文ID：2307.05479
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-19