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基于SPH方法的黏性泥石流堆积形态数值模拟 被引量:11
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作者 缪吉伦 张文忠 周家俞 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期125-130,共6页
泥石流常常导致严重的灾难。黏性泥石流的运动符合宾汉流体运动规律,认为黏性泥石流遵循可压缩流Navier-Stokes方程,建立了基于无网格粒子算法的SPH数值模型。对SPH法的基本原理、核函数及控制方程离散格式、边界处理及数值解法等进行... 泥石流常常导致严重的灾难。黏性泥石流的运动符合宾汉流体运动规律,认为黏性泥石流遵循可压缩流Navier-Stokes方程,建立了基于无网格粒子算法的SPH数值模型。对SPH法的基本原理、核函数及控制方程离散格式、边界处理及数值解法等进行了介绍。在此基础上分析研究了黏性泥石流堆积运动过程,并与试验结果及其他理论方法得到的结果进行了比较,表明该方法能够模拟黏性泥石流的堆积运动过程。 展开更多
关键词 泥石流 光滑粒子流体动力学 无网格法 数值模拟
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近场水下爆炸瞬态强非线性流固耦合无网格数值模拟研究 被引量:9
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作者 王平平 张阿漫 +1 位作者 彭玉祥 孟子飞 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2194-2209,共16页
近场水下爆炸涉及多相流体的掺杂耦合以及结构的大变形、损伤和断裂等瞬态强非线性现象,传统的网格算法在模拟近场水下爆炸时面临结构网格畸变、多相界面捕捉精度不足等难题,鉴于此,本文建立了完全无网格的近场水下爆炸冲击波和气泡全... 近场水下爆炸涉及多相流体的掺杂耦合以及结构的大变形、损伤和断裂等瞬态强非线性现象,传统的网格算法在模拟近场水下爆炸时面临结构网格畸变、多相界面捕捉精度不足等难题,鉴于此,本文建立了完全无网格的近场水下爆炸冲击波和气泡全物理过程瞬态强非线性流固耦合动力学模型.流体采用基于黎曼求解器的光滑粒子流体动力学(SPH)方法求解,结构采用重构核粒子法(RKPM)求解,并基于法向通量边界条件实现流固耦合.为提高SPH对流场间断的求解精度,引入黎曼问题思想并结合MUSCL重构算法,为解决流场粒子体积变化剧烈导致的精度下降问题,应用了自适应粒子分割与合并方法.为模拟水下爆炸对结构造成的损伤断裂,基于退化实体几何表述,采用Lemaitre损伤算法,建立了RKPM壳结构断裂损伤模型.依据所建立的SPH-RKPM流固耦合模型,对近场水下爆炸冲击波传播、气泡脉动与射流以及结构毁伤进行了模拟,将得到的冲击波载荷、气泡演化以及结构响应与实验值和其他数值解对比,验证了当前建立的SPH-RKPM流固耦合模型的有效性和精度,并给出了水下爆炸载荷特性及其对结构的流固耦合毁伤机制与规律,旨在为近场水下爆炸载荷预报提供理论和基础性技术支撑,为毁伤威力评估和舰船防护结构设计提供参考. 展开更多
关键词 水下爆炸 光滑粒子流体动力学 重构核函数粒子法 流固耦合 结构毁伤
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聚氨酯泡沫铝复合结构抗爆吸能试验及数值模拟分析 被引量:8
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作者 张勇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期18-28,共11页
通过对聚氨酯泡沫铝和混凝土组成的复合结构进行接触爆炸试验,探讨了聚氨酯泡沫铝的吸能性能,并进行数值模拟分析。结果显示:聚氨酯泡沫铝的吸能性能明显优于泡沫铝,吸能层厚度对吸能效果影响很大,多层结构的聚氨酯泡沫铝吸能性能对比... 通过对聚氨酯泡沫铝和混凝土组成的复合结构进行接触爆炸试验,探讨了聚氨酯泡沫铝的吸能性能,并进行数值模拟分析。结果显示:聚氨酯泡沫铝的吸能性能明显优于泡沫铝,吸能层厚度对吸能效果影响很大,多层结构的聚氨酯泡沫铝吸能性能对比厚度一致的单层吸能层结构没有明显的改善;在保证了比较合理的吸能层厚度后,防护结构的每一层材料层存在着一个最佳的厚度组合来保证复合层优良的抗爆性能。 展开更多
关键词 聚氨酯泡沫铝 夹层结构 抗爆试验 吸能性能 光滑粒子流体动力学
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基于光滑质点流体动力学的海冰热力-动力数值模式 被引量:8
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作者 王刚 李海 +2 位作者 季顺迎 岳前进 吕和祥 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期523-530,共8页
考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素... 考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素的不足,具有精确模拟冰缘线运动、计算精度高等优点。首先介绍了光滑质点流体动力学的基本原理,并对海冰生消的热力因素进行了分析,将影响冰厚和密集度的热力因素引入到光滑质点流体动力学的海冰动力模式中,得到该热力-动力模式的控制方程。应用该数值模式对渤海海冰进行了48 h数值模拟,得到了海冰厚度和速度矢量的分布规律;对JZ20-2海域的海冰厚度、冰内温度场分布以及热力因素的变化特性进行了讨论。数值模拟结果表明,该数值模式能够很好地适用于渤海海冰数值模拟,是一种有效的海冰数值模拟方法。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学 海冰动力学 海冰热力学
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风扇叶片冰撞仿真方法与试验
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作者 沈庆阳 何凌川 +2 位作者 黎方娟 古远兴 赵朝君 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期262-271,共10页
采用光滑粒子流体动力学法和拉格朗日法对冰撞过程进行仿真分析,开展了冰雹撞击钢板、撞击钛合金薄板、撞击非旋转态真实风扇叶片的打靶试验验证。结果表明:采用的考虑压缩强度与应变率相关的冰雹本构模型和SPH法能够很好的描述冰雹撞... 采用光滑粒子流体动力学法和拉格朗日法对冰撞过程进行仿真分析,开展了冰雹撞击钢板、撞击钛合金薄板、撞击非旋转态真实风扇叶片的打靶试验验证。结果表明:采用的考虑压缩强度与应变率相关的冰雹本构模型和SPH法能够很好的描述冰雹撞击过程,仿真结果与打靶试验结果吻合良好。基于该本构模型和算法,对某发动机在爬升状态下吞入直径1.1 cm的冰雹情况进行仿真,揭示了叶片不同部位冰撞后的变形情况,发现撞击叶尖部位带来的塑性应变最大。开展整机吞冰试验,试验获得的冰雹撞击部位的叶片变形长度与仿真结果误差小于10%。改进了叶片前缘半径和最大厚度分布,提升了叶片的抗冰撞能力,为风扇叶片抗冰撞改进设计积累了良好的设计经验。 展开更多
关键词 风扇叶片 冰撞 光滑粒子流体动力学 应变率 变形
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基于DEM-SPH耦合的高浓度充填料浆搅拌仿真 被引量:5
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作者 熊有为 刘福春 +1 位作者 刘恩彦 雷显权 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第1期162-167,共6页
采用基于离散元方法(DEM)和光滑粒子流体动力学方法(SPH)耦合的仿真方法,对高浓度充填料浆固液两相混合介质搅拌过程进行仿真,研究不同搅拌结构对料浆搅拌效果的影响。仿真结果表明:增加叶片直径、叶片组数和搅拌轴数量均可提升物料搅... 采用基于离散元方法(DEM)和光滑粒子流体动力学方法(SPH)耦合的仿真方法,对高浓度充填料浆固液两相混合介质搅拌过程进行仿真,研究不同搅拌结构对料浆搅拌效果的影响。仿真结果表明:增加叶片直径、叶片组数和搅拌轴数量均可提升物料搅拌均匀性。在5组不同结构的搅拌机方案中,双轴搅拌机达到均匀效果的搅拌时间最短(180 s),可在不增加搅拌机尺寸的条件下实现最大的生产能力,适用于大规模矿山大流量充填系统高效生产。 展开更多
关键词 离散元方法 光滑粒子流体动力学方法 DEM-SPH耦合 固液两相流仿真 充填料浆搅拌
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基于FEM-SPH耦合的TBM滚刀切削仿真与试验研究 被引量:5
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作者 耿麒 张俊杰 +3 位作者 汪珂 路宇峰 谢立扬 叶敏 《山东大学学报(工学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期93-102,共10页
针对现有隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀切削过程有限元仿真难以复现密实核传力演化机制所致的“刀下超破、刀间欠破”问题,采用有限元方法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics... 针对现有隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀切削过程有限元仿真难以复现密实核传力演化机制所致的“刀下超破、刀间欠破”问题,采用有限元方法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)相耦合的数值方法构建TBM双滚刀顺次回转切削的三维仿真模型,选用基于Rankine拉伸截断的摩尔-库伦(Mohr-Coulomb,M-C)弹塑性本构模型,通过模拟单轴压缩和巴西劈裂试验中试样损伤失效过程确立SPH粒子临界转化阈值,开展全尺度TBM刀盘掘进试验以验证所建仿真模型。进行多组仿真研究刀间距对切削效果、法向力、滚动力、比能的影响规律。仿真结果表明:所建仿真模型可直观复现密实核演化、侧向裂纹联通和刀间碴块飞溅等宏观物理现象;仿真与试验的滚刀平均法向力、滚动力相对误差分别为2.2%和11%,验证了仿真模型的可靠性;当刀间距在60~110 mm变化时,切削比能随刀间距增大呈先减小后增大的趋势,最优刀间距为90 mm。本研究所建仿真模型和所得研究结果可为TBM滚刀破岩研究提供新思路。 展开更多
关键词 隧道掘进机 滚刀切削 有限元方法 光滑粒子流体动力学 刀间距
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溃坝水流冲击水垫塘的SPH模拟 被引量:6
8
作者 张建伟 杜宇 陈海舟 《水电能源科学》 北大核心 2021年第3期41-44,共4页
为明晰溃坝水流冲击水垫塘的过程,依据光滑粒子流体动力学方法,建立了包含下游水位的溃坝模型,应用虚粒子法进行边界处理,模拟了溃坝后孤立波的运动过程,将其计算结果与刘维平等所模拟水体运动轨迹进行对比,发现两者水位契合度高,验证... 为明晰溃坝水流冲击水垫塘的过程,依据光滑粒子流体动力学方法,建立了包含下游水位的溃坝模型,应用虚粒子法进行边界处理,模拟了溃坝后孤立波的运动过程,将其计算结果与刘维平等所模拟水体运动轨迹进行对比,发现两者水位契合度高,验证了所提计算方法的准确性。在此基础上,建立了包含二道坝的水垫塘模型,水垫塘宽120m、深10m,模拟了溃坝水流冲击水垫塘的过程,并对流态、流速、压强等属性进行分析。结果表明,SPH法对于冲击过程中水流的翻卷、回旋等强非线性特征能够做到精确模拟,为后续利用SPH方法进行消能工体型优化奠定了基础。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 水力模拟 溃坝模型 水垫塘 SPH
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基于SPH法的星形人字齿轮箱油气两相流动和参数影响分析 被引量:1
9
作者 王琳 杜泽恺 +1 位作者 郑志振 王勇 《机械传动》 北大核心 2023年第2期116-123,共8页
采用喷油方式进行润滑的星形人字齿轮箱内的流场分布非常复杂,针对其流动仿真分析存在很多困难。基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了喷油润滑的星形人字齿轮箱内流场粒子仿真模型,获得了齿轮箱内不同截面位置处的油气两相分布特性... 采用喷油方式进行润滑的星形人字齿轮箱内的流场分布非常复杂,针对其流动仿真分析存在很多困难。基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立了喷油润滑的星形人字齿轮箱内流场粒子仿真模型,获得了齿轮箱内不同截面位置处的油气两相分布特性,对比分析了不同齿轮转速和喷油速度条件下的流场油液分布和速度分布。结果表明,油液在齿轮轴方向上不同截面位置处滑油流场分布有明显不同,齿轮箱中间截面位置处分布的油液量最多,且在太阳轮、行星轮与喷油口之间的区域出现了局部涡流现象;齿轮转速和喷油速度对齿轮箱内的油液分布均有较大影响。 展开更多
关键词 星形人字齿轮箱 喷油润滑 光滑粒子流体动力学方法 流场分析
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耦合几何特征的高精度流体动画建模方法 被引量:5
10
作者 张桂娟 陆佃杰 +2 位作者 刘弘 王永健 朱登明 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1281-1295,共15页
动漫制作中涉及到大量的流体动画特效,视觉逼真性是它们的基本追求.然而,传统的物理模型计算代价高、效率低且流体细节易丢失.针对这些问题,文中提出一种耦合几何特征的高精度流体动画生成方法,通过利用不同流体细节(如水面和水花)之间... 动漫制作中涉及到大量的流体动画特效,视觉逼真性是它们的基本追求.然而,传统的物理模型计算代价高、效率低且流体细节易丢失.针对这些问题,文中提出一种耦合几何特征的高精度流体动画生成方法,通过利用不同流体细节(如水面和水花)之间的相关性提高计算效率和计算精度.该方法首先建立几何模型,对流体表面易于产生流体细节的区域即细节敏感区域进行定位、量化和跟踪.然后将几何模型与高精度流体动画物理模型相耦合,通过将几何模型中的定位量化函数映射为粒子密度函数,以此调整物理模型中的粒子集,从而更有效地产生高精度的流体水面和水花等细节效果.实验结果表明,文中方法能够提高流体动画计算的效率和精度,高效地生成更具有视觉真实感的流体动画. 展开更多
关键词 几何特征 高精度流体动画 粒子分布 粒子水平集 光滑粒子流体动力学 纳维-斯托克斯方程
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平纹编织C/SiC复合材料低速冲击数值模拟 被引量:5
11
作者 杨扬 徐绯 +1 位作者 张岳青 汤忠斌 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期22-28,共7页
首先,基于空气炮装置进行了2D-C/SiC薄板在冲击速度为79~219m/s范围内的低速冲击实验,对碎片云团发展过程进行高速摄影记录;其次,基于Autodyn软件正交各向异性复合材料模型,推导2D-C/SiC材料相关参数;选取SPH求解器建立二维计算模型,对... 首先,基于空气炮装置进行了2D-C/SiC薄板在冲击速度为79~219m/s范围内的低速冲击实验,对碎片云团发展过程进行高速摄影记录;其次,基于Autodyn软件正交各向异性复合材料模型,推导2D-C/SiC材料相关参数;选取SPH求解器建立二维计算模型,对实验工况进行数值模拟,并基于碎片云结构、B扫描检测结果和碎片云轴向发展速度验证了该模型可以很好地描述C/SiC材料在冲击载荷作用下的脆性特征和软化行为。最后,基于数值模拟结果推导得出了钢弹丸冲击C/SiC材料的极限侵彻深度预测公式。 展开更多
关键词 固体力学 C/SiC材料冲击特性 SPH 热防护结构 碎片云 高速摄影
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Smooth particle hydrodynamics modeling of cutting force in milling process of TC4 被引量:5
12
作者 Xiao-Guang Guo Ming Li +3 位作者 Zhi-Gang Dong Rui-Feng Zhai Zhu-Ji Jin Ren-Ke Kang 《Advances in Manufacturing》 SCIE CAS CSCD 2019年第4期364-373,共10页
Milling is one of the main methods for processing titanium alloy.At present,the complex process of milling is usually simulated by finite element method,which often has problems in mesh distortion and mesh reconstruct... Milling is one of the main methods for processing titanium alloy.At present,the complex process of milling is usually simulated by finite element method,which often has problems in mesh distortion and mesh reconstruction.Therefore,a meshless three-dimensional milling simulation model was established for TC4 titanium alloy using the smooth particle hydrodynamics(SPH)method.Firstly,the established SPH model was analyzed by the LS-DYNA software,and the stress distribution,temperature field,and cutting force during milling were studied under specific conditions.Subsequently,the cutting force was simulated under different cutting parameters and the effects of these parameters on the cutting force were determined.Finally,based on a series of cutting force experiments,the accuracy of the simulation model was verified.This study proves the feasibility of SPH method in the simulation of titanium alloy milling process and provides novel methods for investigating the processing mechanism and optimizing the processing technology of titanium alloys. 展开更多
关键词 TC4 titanium smooth particle hydrodynamics(SPH)-Milling Cutting temperature Cutting force
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海上风机单桩基础海床冲刷模拟及防冲刷结构设计
13
作者 史卜涛 苗运赞 +1 位作者 迟洪明 李红有 《建筑结构》 北大核心 2023年第S01期2988-2991,共4页
采用两相光滑粒子流体动力学方法对海上风机单桩基础海床防冲刷进行了模拟,得到冲刷的动力过程。模拟结果显示,当水流冲击基桩时,水流受到阻碍,大部分水流绕过桩基从侧部流出,与海床接触的水流在竖直方向形成类似异重流结构,产生冲刷。... 采用两相光滑粒子流体动力学方法对海上风机单桩基础海床防冲刷进行了模拟,得到冲刷的动力过程。模拟结果显示,当水流冲击基桩时,水流受到阻碍,大部分水流绕过桩基从侧部流出,与海床接触的水流在竖直方向形成类似异重流结构,产生冲刷。为防止这种现象,基于模拟结果设计了一种防冲层,防冲刷层呈由多个正六边形的单体构成的蜂窝状,相邻的两个所述单体固定连接。防冲层为两层,在波浪、潮流冲击下能保持侧向稳定,因此能够减少基桩受到的波浪、潮流的冲刷。采用蜂窝状结构,相同面积下防冲层使用的材料更少,但防冲效果更强,更不会随着波浪、潮流的冲刷发生移动,防冲效果稳定高效。 展开更多
关键词 海上风机 光滑粒子流体动力学 防冲刷结构
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SPH方法核近似形式改进及算法研究
14
作者 郑雄波 赵杰 +2 位作者 刘晓曦 何轩 姜劲 《数值计算与计算机应用》 2023年第2期150-165,共16页
光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法是一种无网格拉格朗日粒子法,目前在流体力学领域以及大变形和冲击载荷等问题的模拟方面具有广泛的应用,众多学者在SPH算法方面开展了大量的研究,以提高SPH算法的计算速度... 光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法是一种无网格拉格朗日粒子法,目前在流体力学领域以及大变形和冲击载荷等问题的模拟方面具有广泛的应用,众多学者在SPH算法方面开展了大量的研究,以提高SPH算法的计算速度和精度.针对现有SPH方法在边界附近粒子近似精度下降的问题,本文在CSPH方法和MSPH方法基础上提出了一种改进的核近似形式,在求解场函数、一阶导数近似值以及二阶导数近似值过程中,对含二阶导数项的方程进行优化,减少了二阶导数项近似值的求解个数,相比MSPH方法减少了计算量.此外,本文基于改进的SPH算法,建立了二维数值波浪水槽模拟推板造波,通过数值模拟造波将SPH算法生成的波浪参数与理论值进行对比,验证了改进的SPH方法在波浪生成和传播上具有较好的模拟效果,为后续研究内波、畸形波以及非线性波相互作用提供了算法研究基础. 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 核近似 推板造波 数值水槽
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基于SPH-FEM算法的钢板接触爆破数值模拟研究 被引量:3
15
作者 陈诚 詹发民 +1 位作者 周方毅 姜涛 《计算机仿真》 北大核心 2022年第8期6-9,共4页
为解决接触爆破数值模拟计算中产生的网格畸变、计算终止等问题,使用SPH-FEM耦合算法对钢板接触爆破进行了数值模拟,对钢板与炸药接触面附近形变量大的区域使用光滑粒子建模,对钢板外围形变量小的区域使用有限元网格建模,并对两种单元... 为解决接触爆破数值模拟计算中产生的网格畸变、计算终止等问题,使用SPH-FEM耦合算法对钢板接触爆破进行了数值模拟,对钢板与炸药接触面附近形变量大的区域使用光滑粒子建模,对钢板外围形变量小的区域使用有限元网格建模,并对两种单元的耦合进行了定义。数值模拟结果表明:SPH-FEM算法能够较为准确地模拟炸药对钢板的破坏效果,与传统有限元法相比大大减少了计算量,提高了计算效率。通过等比例钢板接触爆破试验进一步验证了计算的有效性。 展开更多
关键词 数值模拟 接触爆破 有限元法 光滑粒子流体动力学
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基于无网格方法的边坡支挡结构变形特征研究
16
作者 徐晓东 《现代矿业》 CAS 2023年第11期236-240,244,共6页
为了准确描述边坡变形特征,研究失稳后支护结构的冲击效应,采用光滑流体粒子动力方法,建立HPB本构关系的边坡失稳运动过程及支护结构冲击效应的数值模型,研究边坡失稳演化全过程及其变形体与支护结构的相互作用。为验证提出方法的合理性... 为了准确描述边坡变形特征,研究失稳后支护结构的冲击效应,采用光滑流体粒子动力方法,建立HPB本构关系的边坡失稳运动过程及支护结构冲击效应的数值模型,研究边坡失稳演化全过程及其变形体与支护结构的相互作用。为验证提出方法的合理性,模拟了经典的Poiseuille流问题,同时对比分析了Bingham模型的流体运动问题,发现其能准确地反映流体运动速度场时空分布及堆积形态,表明HBP本构模型可以有效地表征边坡流变特征及动力过程。光滑粒子流体动力学在边坡变形分析、支护结构设计、边坡失稳预测及防治方面具有实践意义。 展开更多
关键词 边坡 光滑粒子流体动力学 HPB模型 数值模拟
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钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的SPH方法数值模拟 被引量:3
17
作者 徐金中 汤文辉 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2008年第6期95-98,108,共5页
采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板作了数值模拟,给出了侵彻过程的物理图像。分析了玻璃层板间距对计算结果的影响。比较了玻璃的本构模型对数值结果的影响。通过对比实验数据,JH-2模型的计算结果明显大于实... 采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板作了数值模拟,给出了侵彻过程的物理图像。分析了玻璃层板间距对计算结果的影响。比较了玻璃的本构模型对数值结果的影响。通过对比实验数据,JH-2模型的计算结果明显大于实验结果,而Mohr-Coulomb盖帽模型得到的侵彻深度与实验更加吻合。进一步研究了侵彻深度对弹丸速度的依赖性,给出了钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的侵彻深度经验表达式。 展开更多
关键词 爆炸力学 侵彻 光滑粒子流体动力学 数值模拟
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基于SPH方法的过闸水流数值模拟
18
作者 张建伟 张福红 +1 位作者 陈海舟 主攀 《水电能源科学》 北大核心 2023年第9期197-201,共5页
针对过闸水流问题,基于光滑粒子流体动力学方法(SPH),对边界处理方法进行了改进,重新率定了排斥力主要参数,当n1=4、n2=2时,可避免非物理振荡现象的出现;同时,对补水模式进行了比选研究,明确了在最优补水模式为3 m高程差的底孔补水模式... 针对过闸水流问题,基于光滑粒子流体动力学方法(SPH),对边界处理方法进行了改进,重新率定了排斥力主要参数,当n1=4、n2=2时,可避免非物理振荡现象的出现;同时,对补水模式进行了比选研究,明确了在最优补水模式为3 m高程差的底孔补水模式,可减少上游水体粒子的净流出。在此基础上,建立了过闸水流冲击下游消力池的数值模型,模拟了过闸水流流出水闸至跃出消力池的过程。结果表明,初始时刻上游水域底部最大压强为127.4 kPa,第7 s时消力池右端断面平均流速为7.07 m/s, 19 s时消力池右端断面平均流速减小到1.4 m/s。可见SPH方法能准确模拟出泄流过程流速压强及流态变化情况。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学方法 边界处理 过闸水流 数值模拟
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Kernel broken smooth particle hydrodynamics method for crack propagation simulation applied in layered rock cells and tunnels
19
作者 Chengzhi Xia Zhenming Shi +1 位作者 Hongchao Zheng Xiaohan Wu 《Underground Space》 SCIE EI CSCD 2023年第3期55-75,共21页
Understanding the cracking process of layered tunnels requires a high-fidelity method.Improved smooth particle hydrodynamics(SPH),termed kernel broken SPH(KBSPH),was implemented to simulate the crack propagation and d... Understanding the cracking process of layered tunnels requires a high-fidelity method.Improved smooth particle hydrodynamics(SPH),termed kernel broken SPH(KBSPH),was implemented to simulate the crack propagation and deformation of layered rock cells and field layered tunnels with dip angles of 0°–90°,and the results were compared with those of the laboratory tests.Three attempts,including the bedding angle,interlayer distance,and lateral pressure coefficient,were made to investigate the crack propagation and deformation of layered tunnels.Finally,the pros and cons of the KBSPH method applied in the rock field were compared with those of other methods.The results indicate that the KBSPH can explicitly reproduce crack propagation by improving the kernel function with a totally damaged symbol,and the deformation responses have been captured reasonably.We infer that this method is effective and rapid in crack propagation and large deformation simulation for other types of rock tunnels. 展开更多
关键词 smooth particle hydrodynamics Kernel broken Layered rock tunnel Crack propagation
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SPH固流交互中的实时固体破碎动画模拟
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作者 邵绪强 张鑫 +1 位作者 杨仕和 金佚钟 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期2447-2460,共14页
目的针对固流交互中的固体破碎现象模拟研究较少、物理模型复杂、多求解器耦合性差、真实感与实时性难以兼顾等问题,提出一种适用于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)固流交互统一粒子框架的实时固体破碎模拟方... 目的针对固流交互中的固体破碎现象模拟研究较少、物理模型复杂、多求解器耦合性差、真实感与实时性难以兼顾等问题,提出一种适用于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)固流交互统一粒子框架的实时固体破碎模拟方法。方法首先,结合断裂力学理论与统一粒子框架下固体边界粒子的空间和物理特性,构建基于物理的能量分析模型。然后,通过实时分析固体与流体之间的能量转化和自身能量平衡,将满足条件的粒子作为破碎发生的启发点。最后,采用基于几何的碎块生成方法,将启发点集作为种子点构建Voronoi图,完成碎块的生成。为确保模拟系统实时性,将模拟系统进行并行优化并加载至图形处理器(graphics processing unit,GPU)并行执行。结果通过在不同复杂度和粒子规模的实验场景中进行模拟得到的结果表明,本文方法能够稳定地模拟固体受到流体冲击后发生的破碎现象,破碎细节真实感良好,在百万级粒子规模下能够满足实时性要求,可大规模并行执行且GPU加速效果显著,加速收益随场景规模增大而增大。结论与现有研究相比,本文方法充分结合物理与几何方法的优点,与SPH统一粒子框架具有更高的耦合性,能够稳定地模拟固流交互中的固体破碎现象,细节符合现实世界物理规律,真实感渲染效果良好,可应用于洪涝、海啸、溃坝和泥石流等自然灾害的交互式预演、电子游戏特效等领域。 展开更多
关键词 物理动画 流体模拟 光滑粒子流体动力学 固流交互 固体破碎
原文传递
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