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A sharp-interface immersed smoothed point interpolation method with improved mass conservation for fluid-structure interaction problems 被引量:3
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作者 Bo-qian Yan Shuangqiang Wang +3 位作者 Gui-yong Zhang Chen Jiang Qi-hang Xiao Zhe Sun 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2020年第2期267-285,共19页
To solve the problem of inaccurate boundary identification and to eliminate the spurious pressure oscillation in the previously developed immersed smoothed point interpolation method(IS-PIM),a new sharp-interface IS-P... To solve the problem of inaccurate boundary identification and to eliminate the spurious pressure oscillation in the previously developed immersed smoothed point interpolation method(IS-PIM),a new sharp-interface IS-PIM combining mass conservation algorithm,called Sharp-ISPIM-Mass,is proposed in this work.Based on the so called sharp-interface method,the technique of quadratic local velocity reconstruction has been developed by combining with the mass conservation algorithm,which enables the present method improve the accuracy of the velocity field and satisfy the mass conservation condition near the boundary field.So the proposed method would not encounter the problem of spurious mass flux.In addition,a new form of FSI force evaluation considering pressure and viscous force to perform a whole function from the fluid domain to fictitious fluid domain is introduced,which makes the present method obtain more accurate results of FSI force than the original one.Through the numerical studies of a number of benchmark examples,the performance of the Sharp-ISPIM-Mass has been examined and illustrated. 展开更多
关键词 sharp-interface technique immersed type method mass conservation algorithm fluid-structure interaction(FSI)
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Ghost-Fluid-Based Sharp Interface Methods for Multi-Material Dynamics:A Review
2
作者 Liang Xu Tiegang Liu 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2023年第8期563-612,共50页
The ghost fluid method(GFM)provides a simple way to simulate the interaction of immiscible materials.Especially,the modified GFM(MGFM)and its variants,based on the solutions of multi-material Riemann problems,are capa... The ghost fluid method(GFM)provides a simple way to simulate the interaction of immiscible materials.Especially,the modified GFM(MGFM)and its variants,based on the solutions of multi-material Riemann problems,are capable of faithfully taking into account the effects of nonlinear wave interaction and material property near the interface.Reasonable treatments for ghost fluid states or interface conditions have been shown to be crucial when applied to various interfacial phenomena involving large discontinuity and strong nonlinearity.These methods,therefore,have great potential in engineering applications.In this paper,we review the development of such methods.The methodologies of representative GFM-based algorithms for definition of interface conditions are illustrated and compared to each other.The research progresses in design principle and accuracy analysis are briefly described.Some steps and techniques for multi-dimensional extension are also summarized.In addition,we present some progresses in more challenging scientific problems,including a variety of fluid/solid-fluid/solid interactions with complex physical properties.Of course the challenges faced by researchers in this field are also discussed. 展开更多
关键词 Multi-material flows sharp-interface method ghost fluid method modified ghost fluid method fluid-solid interaction multi-material Riemann problem
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一种模拟动边界绕流的锐利界面浸入边界法
3
作者 郭涛 张晋铭 +1 位作者 张纹惠 王文全 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期130-142,共13页
为避免复杂贴体网格的更新和畸形对动边界流场计算效率、精度的影响,以充分掌握结构场的受力特性,采用一种改进的锐利界面(sharp-interface)浸入边界法模拟具有动边界绕流的流动问题。该方法将计算域中的固体视为流体,固体边界离散为若... 为避免复杂贴体网格的更新和畸形对动边界流场计算效率、精度的影响,以充分掌握结构场的受力特性,采用一种改进的锐利界面(sharp-interface)浸入边界法模拟具有动边界绕流的流动问题。该方法将计算域中的固体视为流体,固体边界离散为若干个拉格朗日网格点,通过在界面单元处插值重构流动参数(速度),将其直接作为流动求解器的边界条件,由此来反映固体边界的影响。即通过构造“虚拟点—受力点—垂足点”的计算结构,借助双线性插值得到虚拟点的速度,再通过强制满足固体边界的无滑移条件计算出受力点的速度,以此为边界条件,最终求解基于浸入边界法的耦合系统方程,实现复杂动边界的流动数值模拟。采用C++编写该浸入边界法的数值程序,以单圆柱绕流为验证算例,通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和可靠性。在此基础上,对主动运动椭圆柱绕流问题进行了精细计算,探讨了不同轴长比(A_(R))、不同攻角(θ)下的椭圆柱对尾涡结构分布特征和水力不稳定现象的影响。捕捉到了反对称S型、“P+S”Ⅰ型、“P+S”Ⅱ型尾涡脱落模态,漩涡强度、涡脱频率和升阻比随AR和的变化规律,以及确定了升阻比临界攻角(25°)。 展开更多
关键词 锐利界面 浸入边界法 圆柱绕流 椭圆柱绕流 轴长比 涡脱频率 升/阻力系数
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一种基于非规则网格的地震波射线追踪方法 被引量:10
4
作者 曲英铭 黄建平 +1 位作者 李振春 李庆洋 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期627-632,641,共7页
地震波走时计算对地震资料层析速度建模、偏移成像及地震定位等研究都具有非常重要的意义。有限差分法计算地震波走时具有计算效率高、易于实现、准确性高的优点,因而得到广泛应用。针对规则网格有限差分方法处理尖锐速度界面时存在不... 地震波走时计算对地震资料层析速度建模、偏移成像及地震定位等研究都具有非常重要的意义。有限差分法计算地震波走时具有计算效率高、易于实现、准确性高的优点,因而得到广泛应用。针对规则网格有限差分方法处理尖锐速度界面时存在不足的问题,提出了一种非规则网格的有限差分走时计算方法,即在Vidale差分算式的基础上推导出不规则网格差分算式,使其适用于不同的网格剖分方式。对均匀介质模型、复杂模型和Marmousi模型试算的结果表明,改进的方法能较好地解决尖锐速度界面和首波走时计算问题,且对复杂速度模型具有较好的适应性。 展开更多
关键词 地震波走时 有限差分 非规则网格 尖锐速度界面 首波走时
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基于IBM法的低雷诺数下涡激振动高质量比效应的研究 被引量:6
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作者 郭涛 张纹惠 +1 位作者 王文全 罗竹梅 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期222-232,共11页
由深圳市赛格广场大厦在低速风场作用下的强烈有感振动事件可知,高质量比系统的振动问题仍较突出。为澄清涡激振动中的高质量比效应,该文采用一种锐利界面浸入边界法,通过C++编程计算了低雷诺数(Re=80~150)流场中,不同高质量比(m*=14.8~... 由深圳市赛格广场大厦在低速风场作用下的强烈有感振动事件可知,高质量比系统的振动问题仍较突出。为澄清涡激振动中的高质量比效应,该文采用一种锐利界面浸入边界法,通过C++编程计算了低雷诺数(Re=80~150)流场中,不同高质量比(m*=14.8~280)、阻尼比(ζ=0.0012~0.036)和质量-阻尼比组合m*ζ对涡激振动的影响。结果表明:通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和有效性;在高质量比情况下,Re<100时,结构发生"弱锁定"现象,Re=100~130时,发生传统的"锁定"现象,且发生共振时Re=110,位于锁定区间靠近Re数较小的一侧,当Re=130时,开始摆脱锁定,且升力与振动响应出现"相位突变"现象;m*、ζ对锁定区间的影响并不大,但是质量-阻尼比组合m*ζ相同时,质量比对涡激振动的影响更加显著,即质量比低的结构系统发生涡激振动时的锁定区间更广(Re=90~140),m*=14.8的高质量比系统比m*=148的较高质量比系统提高了1.67倍,而且共振时对应的雷诺数也减小;发生共振时,尾涡脱落均为"2S"模态,最大振幅均为0.5D左右,无太大变化,即高质量比和较高质量比对振幅和锁定区间的影响并不大,但是随着ζ的增加,振幅比Y逐渐减小,振动受到了抑制。 展开更多
关键词 锐利界面法 浸入边界法 高质量比 涡激振动 圆柱绕流 锁定区间
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可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性低耗散锐界面方法直接模拟 被引量:2
6
作者 胡湘渝 《气体物理》 2016年第3期12-18,共7页
采用低耗散WENO(weighted essential non-oscillatory)格式及锐界面方法模拟可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性问题.由于物质界面被描述成一种接触间断,该方法可精确求解切向速度间断.基于优化模板对原始光滑指标进行正规化后,得到一种低... 采用低耗散WENO(weighted essential non-oscillatory)格式及锐界面方法模拟可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性问题.由于物质界面被描述成一种接触间断,该方法可精确求解切向速度间断.基于优化模板对原始光滑指标进行正规化后,得到一种低耗散WENO格式.修正后的方法显著降低了普通流动区域的过衰减问题,保持了良好的激波捕捉性能,并可获得与混合格式相当的求解精度.不同于以往求解单一流体或易混界面时,通过初始设定有限宽度的剪切层或快速数值耗散以抑制高波数模态,该方法允许高波数扰动的发展.计算结果表明,高波数扰动展现出与以往理想Kelvin-Helmholtz不稳定性问题数值模拟或线化理论结果不同的特征,但与有限厚度的剪切层结果相符. 展开更多
关键词 KELVIN-HELMHOLTZ不稳定性 锐界面方法 WENO格式
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一种几何VOF方法在液舱晃荡流动模拟中的应用 被引量:7
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作者 李金龙 尤云祥 陈科 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期943-951,共9页
isoAdvector是一种新的几何VOF(Volume of Fluid)方法,虽然克服了传统几何VOF方法难以适用于三维空间任意多面体网格的缺点,但不能直接用来模拟涉及动网格技术的液舱晃荡.为此,引入了运动通量修正,并提出了面-界面交线运动修正,使得修... isoAdvector是一种新的几何VOF(Volume of Fluid)方法,虽然克服了传统几何VOF方法难以适用于三维空间任意多面体网格的缺点,但不能直接用来模拟涉及动网格技术的液舱晃荡.为此,引入了运动通量修正,并提出了面-界面交线运动修正,使得修正后的isoAdvector方法可以应用到液舱晃荡的模拟中.基于不同的VOF方法对非共振、共振受迫晃荡和单次冲击波面进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果以及解析解进行了比较.结果表明:相对于代数VOF方法,采用修正后的isoAdvector方法获得的自由液面位置和整体水动力载荷精度更高;捕捉的波面没有褶皱,能够较好地模拟波面的翻卷和破碎.此外,提出了界面厚度的估计方法,分析了自由液面波高精度提高的原因. 展开更多
关键词 液舱晃荡 界面 几何流体体积 面-界面交线
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不同界面组分分布对Richtmyer-Meshkov不稳定性的影响 被引量:2
8
作者 张升博 张焕好 +1 位作者 陈志华 郑纯 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期242-255,共14页
基于二维非定常Euler方程,对平面激波与不同界面组分分布下氦气气柱作用过程所引起的Richtmyer-Meshkov不稳定性现象进行了数值模拟,探讨了激波冲击轻质气柱后气柱界面形态的演变及流场波系结构,定量分析了气柱特征尺度(气柱长度、高度... 基于二维非定常Euler方程,对平面激波与不同界面组分分布下氦气气柱作用过程所引起的Richtmyer-Meshkov不稳定性现象进行了数值模拟,探讨了激波冲击轻质气柱后气柱界面形态的演变及流场波系结构,定量分析了气柱特征尺度(气柱长度、高度和中轴宽度)和气柱体积压缩率随时间变化.此外,结合流场压强、速度、环量和气体混合率,多角度分析了激波驱动界面气体混合的流动机制,获得了不同界面组分分布对界面不稳定性的影响.结果表明,随着气柱界面从完全扩散界面向间断界面的过渡,界面两侧的声反射系数随之增大,使入射激波与气柱界面的作用由常规透射转变为非常规透射,反射激波逐渐加强,透射激波逐渐减弱,使得Richtmyer-Meshkov不稳定性随之增强;同时,界面两侧阿特伍德数的增大,加强了Rayleigh-Taylor不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性的发展.此外,界面不稳定性的加强使得流场环量增大,导致气体混合率的增长速率随之升高. 展开更多
关键词 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 间断界面 扩散界面 氦气柱 激波
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欧拉坐标系下具有锐利相界面的可压缩多介质流动数值方法研究 被引量:3
9
作者 姚成宝 付梅艳 +1 位作者 韩峰 闫凯 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1063-1079,共17页
可压缩多介质流动问题的数值模拟在国防和工业领域内均具有重要的研究价值,诸如武器设计、爆炸安全防护等,通常具有大变形、高度非线性等特点,是一项极具挑战性的研究课题.本文提出了一种基于Euler坐标系的非结构网格、具有锐利相界面... 可压缩多介质流动问题的数值模拟在国防和工业领域内均具有重要的研究价值,诸如武器设计、爆炸安全防护等,通常具有大变形、高度非线性等特点,是一项极具挑战性的研究课题.本文提出了一种基于Euler坐标系的非结构网格、具有锐利相界面的二维和三维守恒型多介质流动数值方法,可用于模拟可压缩流体和弹塑性固体在极端物理条件下的大变形动力学行为.利用分片线性的水平集函数重构出单纯形网格内分段线性的相界面,并在混合网格内构建出具有多种介质的相界面几何结构,理论上可以处理全局任意种介质、局部3种介质的多介质流动问题.利用传统的有限体积格式来计算单元边界上同种介质间的数值通量,并通过在相界面法向上求解局部一维多介质Riemann问题的精确解来计算不同介质间的数值通量,保证了相界面上的通量守恒.提出了一种非结构网格上的单元聚合算法,消除了由于网格被相界面分割成较小碎片、违反CFL条件,进而可能带来数值不稳定的问题.针对一维多介质Riemann问题、激波与气泡相互作用问题、浅埋爆炸问题、空中强爆炸冲击波和典型坑道内冲击波传播问题开展了数值模拟研究,将计算结果与相关的理论、实验结果进行比对,验证了数值方法的正确性和可靠性. 展开更多
关键词 多介质流动 守恒型方法 锐利界面 聚合算法
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PEALD-deposited crystalline GaN films on Si(100) substrates with sharp interfaces 被引量:1
10
作者 San-Jie Liu Ying-Feng He +6 位作者 Hui-Yun Wei Peng Qiu Yi-Meng Song Yun-Lai An Abdul Rehman Ming-Zeng Peng Xin-He Zheng 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第2期376-382,共7页
Polycrystalline gallium nitride(GaN) thin films were deposited on Si(100) substrates via plasma-enhanced atomic layer deposition(PEALD) under optimal deposition parameters. In this work, we focus on the research of th... Polycrystalline gallium nitride(GaN) thin films were deposited on Si(100) substrates via plasma-enhanced atomic layer deposition(PEALD) under optimal deposition parameters. In this work, we focus on the research of the GaN/Si(100)interfacial properties. The x-ray reflectivity measurements show the clearly-resolved fringes for all the as-grown GaN films, which reveals a perfectly smooth interface between the GaN film and Si(100), and this feature of sharp interface is further confirmed by high resolution transmission electron microscopy(HRTEM). However, an amorphous interfacial layer(~ 2 nm) can be observed from the HRTEM images, and is determined to be mixture of Ga_xO_y and GaN by xray photoelectron spectroscopy. To investigate the effect of this interlayer on the GaN growth, an AlN buffer layer was employed for GaN deposition. No interlayer is observed between GaN and AlN, and GaN shows better crystallization and lower oxygen impurity during the initial growth stage than the GaN with an interlayer. 展开更多
关键词 GALLIUM NITRIDE PEALD sharp interface x-ray REFLECTIVITY high resolution transmission electron microscopy
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一种结合壁面模型模拟湍流流动的间断界面浸入边界法 被引量:1
11
作者 张仕钊 吴杰 +1 位作者 杨德武 丛歆雨 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期148-160,共13页
提出了一种具有鲁棒性的间断界面浸入边界法,用来模拟不可压湍流的物体绕流问题。开发了一种新的OpenFOAM求解器,该求解器结合了压力隐式分裂算法和k-ωSST湍流模型求解Navier-Stokes方程。为了减少对近壁面网格的要求,在实施边界条件时... 提出了一种具有鲁棒性的间断界面浸入边界法,用来模拟不可压湍流的物体绕流问题。开发了一种新的OpenFOAM求解器,该求解器结合了压力隐式分裂算法和k-ωSST湍流模型求解Navier-Stokes方程。为了减少对近壁面网格的要求,在实施边界条件时,采用壁面模型计算得到的壁面剪切力将速度和湍流变量修正联系起来。壁面切应力采用远离壁面的镜像点求得,镜像点上流场变量通过反距离线性插值由周围流场信息得到。使用该求解器模拟了平板绕流、NACA0012表面压强和切应力分布、Buice扩散管、圆柱绕流、方柱绕流5个湍流流动问题,本文数值模拟结果与文献结果有较好的一致性,验证了该方法模拟湍流流动的有效性和准确性。 展开更多
关键词 浸入边界法 壁面模型 间断界面 湍流流动 OPENFOAM
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Modeling of the Saltwater Intrusion Using the Level Set Method. Application to Henry’s Problem
12
作者 Joachna Meya Loua-Bouayi Christian Tathy Adolphe Kimbonguila Manounou 《Computational Water, Energy, and Environmental Engineering》 2022年第1期11-33,共23页
The salt intrusion phenomenon is caused by </span><u><span style="font-family:Verdana;">overexploitation</span></u><span style="font-family:Verdana;"> of aquifer... The salt intrusion phenomenon is caused by </span><u><span style="font-family:Verdana;">overexploitation</span></u><span style="font-family:Verdana;"> of aquifers in coastal areas. This physical phenomenon has been the subject of numerous </span><span style="font-family:Verdana;">studies and numerous methods have been proposed, with the aim of protecting the quality of the water in these aquifers. This work proposes a two-dimensional</span><span style="font-family:Verdana;"> saline intrusion model using the sharp interface approach and the level set method. It consists of a parabolic equation modeling the underground flow and a hyperbolic Equation (the level set equation) which makes it possible to track the evolution of the interface. High</span></span></span><span style="font-family:Verdana;"><span style="font-family:Verdana;"><span style="font-family:Verdana;">-</span></span></span><span><span><span style="font-family:""><span style="font-family:Verdana;">order numerical schemes such as the space scheme </span><u><span style="font-family:Verdana;">WENO5</span></u><span style="font-family:Verdana;"> and the third</span></span></span></span><span style="font-family:Verdana;"><span style="font-family:Verdana;"><span style="font-family:Verdana;">-</span></span></span><span><span><span style="font-family:""><span style="font-family:Verdana;">order time scheme </span><u><span style="font-family:Verdana;">TVD</span></u><span style="font-family:Verdana;">-</span><u><span style="font-family:Verdana;">RK</span></u><span style="font-family:Verdana;"> were used for the numerical resolution of the hyperbolic equation. To limit the tightening of the contour curves of the level set function, the </span><u><span style="font-family:Verdana;">redistanciation</span></u><span style="font-family:Verdana;"> or </span><u><span style="font-family:Verdana;">reinitialization</span></u><span style="font-family:Verdana;"> algorithm proposed by </span><u><span style="font-family:Verdana;">Sussma </span><i><span style="font-family:Verdana; 展开更多
关键词 Confined Aquifer Seawater Intrusion Level Set Method sharp interface Henry Problem
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Sharp interface direct forcing immersed boundary methods: A summary of some algorithms and applications 被引量:7
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作者 Jianming YANG 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2016年第5期713-730,共18页
Body-fitted mesh generation has long been the bottleneck of simulating fluid flows involving complex geometries. Immersed boundary methods are non-boundary-conforming methods that have gained great popularity in the l... Body-fitted mesh generation has long been the bottleneck of simulating fluid flows involving complex geometries. Immersed boundary methods are non-boundary-conforming methods that have gained great popularity in the last two decades for their simplicity and flexibility, as well as their non-compromised accuracy. This paper presents a summary of some numerical algori- thms along the line of sharp interface direct forcing approaches and their applications in some practical problems. The algorithms include basic Navier-Stokes solvers, immersed boundary setup procedures, treatments of stationary and moving immersed bounda- ries, and fluid-structure coupling schemes. Applications of these algorithms in particulate flows, flow-induced vibrations, biofluid dynamics, and free-surface hydrodynamics are demonstrated. Some concluding remarks are made, including several future research directions that can further expand the application regime of immersed boundary methods. 展开更多
关键词 immersed boundary methods direct forcing sharp interface method strong coupling schemes fluid-structureinteractions Cartesian grid methods
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A sharp interface approach for cavitation modeling using volume-of-fluid and ghost-fluid methods 被引量:4
14
作者 Thad Michael Jianming Yang Frederick Stern 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2017年第6期917-925,共9页
This paper describes a novel sharp interface approach for modeling the cavitation phenomena in incompressible viscous flows. A one-field formulation is adopted for the vapor-liquid two-phase flow and the interface is ... This paper describes a novel sharp interface approach for modeling the cavitation phenomena in incompressible viscous flows. A one-field formulation is adopted for the vapor-liquid two-phase flow and the interface is tracked using a volume of fluid(VOF) method. Phase change at the interface is modeled using a simplification of the Rayleigh-Plesset equation. Interface jump conditions in velocity and pressure field are treated using a level set based ghost fluid method. The level set function is constructed from the volume fraction function. A marching cubes method is used to compute the interface area at the interface grid cells. A parallel fast marching method is employed to propagate interface information into the field. A description of the equations and numerical methods is presented. Results for a cavitating hydrofoil are compared with experimental data. 展开更多
关键词 Incompressible flow two-phase flow cavitation modeling sharp interface method ghost fluid method volume of fluidmethod level set method parallel fast marching method marching cubes method
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断言技术在SOC验证中的应用
15
作者 丁婷婷 申敏 《山西电子技术》 2007年第5期3-4,27,共3页
主要阐述了基于断言技术新硬件验证平台用于实时监测设计描述是否违反了设计目标,提出了OVA的特点及应用,并以LCD controller的sharp接口时序为实例讲解了该方法的优点。
关键词 检查库 OVA ASSERTION 形式验证 LCD sharp interface
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AN IMPROVED NON-TRADITIONAL FINITE ELEMENT FORMULATION FOR SOLVING THE ELLIPTIC INTERFACE PROBLEMS
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作者 Liqun Wang Songming Hou Liwei Shi 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE CSCD 2014年第1期39-57,共19页
We propose a non-traditional finite element method with non-body-fitting grids to solve the matrix coefficient elliptic equations with sharp-edged interfaces. All possible situations that the interface cuts the grid a... We propose a non-traditional finite element method with non-body-fitting grids to solve the matrix coefficient elliptic equations with sharp-edged interfaces. All possible situations that the interface cuts the grid are considered. Both Diriehlet and Neumann boundary conditions are discussed. The coefficient matrix data can be given only on the grids, rather than an analytical function. Extensive numerical experiments show that this method is second order accurate in the L∞ norm. 展开更多
关键词 Elliptic equation sharp-edged interface Jump condition Matrix coefficient.
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平面激波冲击并排液滴的三维数值模拟研究 被引量:1
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作者 吴润龙 李祝军 丁航 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2958-2969,共12页
采用三维守恒清晰界面数值方法,研究平面激波冲击并排液滴的动力学过程.研究的焦点在于激波接触液滴后的复杂波系结构生成,以及并排液滴相互耦合作用诱导的单个液滴非对称界面演化.首先,分析并排液滴之间界面通道内的波系结构发展,发现... 采用三维守恒清晰界面数值方法,研究平面激波冲击并排液滴的动力学过程.研究的焦点在于激波接触液滴后的复杂波系结构生成,以及并排液滴相互耦合作用诱导的单个液滴非对称界面演化.首先,分析并排液滴之间界面通道内的波系结构发展,发现在冲击初期由于反射激波相交而形成新的反射激波以及马赫杆;这些流动现象与液滴另外一侧(非通道侧)由激波反射所形成的弯曲波阵面截然不同,而且所导致的液滴横向两侧流场差异是中后期冲击过程液滴两侧界面非对称演化的主要原因.其次,研究冲击中期时,特别是入射激波已运动至液滴下游并远离并排液滴,界面形态的演化过程和规律,揭示通道下游出口处由于气流膨胀导致的界面闭合、以及随后气流阻塞导致的界面破碎等新的流动现象.最后,研究液滴间距对并排液滴相互作用的影响规律,发现液滴间距大小与通道内压力峰值具有明显的关联关系.研究表明,更小的液滴间距不仅带来更大的压力峰值,而且使得峰值出现的时间更早. 展开更多
关键词 激波 液滴 可压缩两相流 守恒清晰界面方法 界面变形
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高马赫数下激波液滴相互作用的数值模拟研究 被引量:1
18
作者 宋家喜 潘书诚 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2419-2434,共16页
本文采用守恒清晰界面多相流数值方法模拟了超声速和高超声速环境下三维液滴的推进、变形和破碎演化过程.数值模拟结果与实验数据的一致性表明了本文所用数值方法和计算程序的准确性,而网格无关性研究验证了采用的网格分辨率可以捕捉流... 本文采用守恒清晰界面多相流数值方法模拟了超声速和高超声速环境下三维液滴的推进、变形和破碎演化过程.数值模拟结果与实验数据的一致性表明了本文所用数值方法和计算程序的准确性,而网格无关性研究验证了采用的网格分辨率可以捕捉流场和界面的主要特征.模拟结果验证了高韦伯数下液滴变形破碎过程所遵循的剪切诱导剥离(SIE)破碎机制,其包含液滴的扁平化和剪切剥离两个主要特征.而最近发现的SIE破碎机制下的循环破碎机制也在本文得到了验证,即主液滴从球形液滴破碎为小液滴会经历多个循环重复的破碎阶段,高韦伯数下液滴的破碎并非一次性剪切剥离的结果,而是会发生逐层的剪切剥离和破碎.本文还研究了马赫数对激波冲击液滴加速变形过程的影响.结果表明,高韦伯数下不同马赫数的液滴破碎过程具有高度一致性,并遵循统一的SIE破碎机制.通过对液滴质心位移、速度、加速度和拽力系数的量化统计揭示其运动过程中的统一加速规律.在激波的驱动下,液滴并非以一个恒定的加速度做加速运动.在扁平化不明显的前期,液滴以一个恒定的加速度做加速运动.随着液滴扁平化的发生,迎风面积的增加导致拽力系数的增大,进而导致液滴加速度的不断增大. 展开更多
关键词 液滴破碎 激波和液滴相互作用 可压缩多相流 数值模拟 清晰界面方法
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Combination of direct-forcing fictitious domain method and sharp interface method for dielectrophoresis of particles
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作者 Yang Shi Zhaosheng Yu Xueming Shao 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第4期351-359,共9页
In this paper, we combine the direct-forcing fictitious domain (DF/FD) method and the sharp interface method to resolve the problem of particle dielectrophoresis in two dimensions. The flow field and the motion of p... In this paper, we combine the direct-forcing fictitious domain (DF/FD) method and the sharp interface method to resolve the problem of particle dielectrophoresis in two dimensions. The flow field and the motion of particles are solved with the DF/FD method, the electric field is solved with the sharp inter- face method, and the electrostatic force on the particles is computed using the Maxwell stress tensor method. The proposed method is validated via three problems: effective conductivity of particle compos- ite between two planar plates, cell trapping in a channel, and motion of particles due to both conventional and traveling wave dielectrophoretic forces. 展开更多
关键词 Direct-forcing fictitious domain method sharp interface methodMaxwell stress tensor method Dielectrophoresis Direct numerical simulation Cell trapping
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