Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Полунеявный двигающиеся частицы ( MPS ) метод является вычислительным методом для моделирования несжимаемы потоками свободной поверхности . Это макроскопический детерминированный метод частиц (метод без лагранжевых сеток ), разработанный Koshizuka и Oka (1996).

Метод [ править ]

Метод MPS используется для решения уравнений Навье-Стокса в лагранжевой структуре. Применяется метод дробного шага, который состоит из разделения каждого временного шага на два шага прогнозирования и коррекции. Жидкость представлена ​​частицами, и движение каждой частицы рассчитывается на основе взаимодействий с соседними частицами с помощью функции ядра. [1] [2] [3] Метод MPS похож на метод SPH ( гидродинамика сглаженных частиц ) (Gingold and Monaghan, 1977; Lucy, 1977) в том, что оба метода обеспечивают приближения к сильной форме дифференциальных уравнений в частных производных. (PDE) на основе интегральных интерполянтов. Однако в методе MPS применяется упрощенный дифференциальный оператор.модели, основанные исключительно на процессе локального взвешенного усреднения без использования градиента функции ядра. Кроме того, процесс решения метода MPS отличается от процесса решения исходного метода SPH, поскольку решения для PDE получаются с помощью полунявного процесса предсказания-коррекции, а не полностью явного в исходном методе SPH.

Приложения [ править ]

В последние годы метод MPS применялся в широком спектре инженерных приложений, включая ядерную инженерию (например, Koshizuka et al., 1999 ; Koshizuka and Oka, 2001; Xie et al., 2005 ), прибрежную инженерию (например, Gotoh et al. al., 2005 ; Gotoh and Sakai, 2006 ), экологическая гидравлика (например, Shakibaeina and Jin, 2009 ; Nabian and Farhadi , 2016 ), Ocean Engineering ( Shibata and Koshizuka, 2007 ; Sueyoshi et al., 2008 ), Structural Engineering (например, Chikazawa et al., 2001 ), Машиностроение (например, Heo et al., 2002 ; Sun et al., 2009), Биоинженерии (например, Tsubota et al., 2006 ) и химической инженерии (например, Sun et al., 2009 ).

Улучшения [ править ]

Были предложены улучшенные версии метода MPS для повышения числовой стабильности (например, Koshizuka et al., 1998 ; Zhang et al., 2005 ; Ataie- Ashtiani and Farhadi , 2006 ; Shakibaeina and Jin, 2009 ; Jandaghian and Shakibaeinia, 2020 ), сохранение импульса (например, гамильтониан МПС Сузуки и др., 2007 ; Скорректированный МПС Хайера и Гото, 2008 ; Улучшенный МПС Джандагианом и Шакибаейнией, 2020 ), сохранение механической энергии (например, гамильтониан МПС Сузуки и др., 2007 ), давление расчет (например, Хайер и Гото, 2009 г. , Кондо и Кошизука, 2010 г. ,Khayyer, Gotoh, 2010 ), а также для моделирования многофазных и зернистых потоков ( Nabian, Farhadi, 2016 ).

Ссылки [ править ]

  • KS Kim, MH Kim и JC Park, «Разработка метода MPS (моделирование движущихся частиц) для выплескивания нескольких жидких слоев», журнал «Математические проблемы в инженерии», том 2014, doi : 10.1155 / 2014/350165
  • Б. Атай-Аштиани и Л. Фархади, "Полунеявный метод устойчивых движущихся частиц для потоков со свободной поверхностью", Исследование динамики жидкости 38, 241–256, 2006.
  • Ю. Чикадзава, С. Кошизука, Ю. Ока, "Метод частиц для упругих и вязкопластических структур и взаимодействия жидкости и структуры", Ж. вычисл. Мех. 27. С. 97–106, 2001.
  • Р.А. Гинголд и Дж. Дж. Монаган, "Гидродинамика сглаженных частиц: теория и приложение к несферическим звездам", Mon. Нет. R. Astron. Soc., Том 181, стр. 375–89, 1977.
  • Х. Гото и Т. Сакаи, "Ключевые вопросы метода частиц для расчета обрушения волн", Coastal Engineering, Том 53, № 2–3, стр. 171–179, 2006.
  • Х. Гото, Х. Икари, Т. Мемита и Т. Сакаи, "Метод лагранжевых частиц для моделирования выхода волн на вертикальную дамбу", Coast. Англ. J., Том 47, №2–3, стр. 157–181, 2005.
  • С. Хео, С. Кошизука и Ю. Ока, "Численный анализ кипения при высоком тепловом потоке и сильном переохлаждении с использованием MPS-MAFL", Международный журнал тепломассообмена, том 45, стр. 2633–2642, 2002 г. .
  • А. Хайер и Х. Гото, "Развитие метода CMPS для точного отслеживания поверхности воды при обрушении волн", Coast. Англ. J., Том 50, № 2, стр. 179–207, 2008.
  • А. Хайер и Х. Гото, "Полунеявные методы с модифицированными движущимися частицами для предсказания двумерного волнового ударного давления", Coastal Engineering, том 56, стр. 419–440, 2009.
  • А. Хайер и Х. Гото, "Лапласовская модель более высокого порядка для улучшения и стабилизации расчета давления методом MPS", Applied Ocean Research, 2010 (в печати).
  • М. Кондо и С. Кошизука, "Повышение устойчивости в полунеявном методе движущихся частиц", Int. J. Numer. Meth. Жидкость, 2010 (в печати).
  • С. Кошизука и Ю. Ока, "Полунеявный метод движущихся частиц для фрагментации несжимаемой жидкости", Nuclear Science and Engineering, Vol 123, pp. 421–434, 1996.
  • S. Koshizuka, S. и Y. Oka, "Применение полуявного метода движущихся частиц для безопасности ядерных реакторов", Comput. Fluid Dyn. J., Том 9, стр. 366–375, 2001.
  • С. Кошизука, Х. Икеда и Ю. Ока, "Численный анализ механизмов фрагментации при паровых взрывах", Nuclear Engineering and Design, Vol 189, pp. 423–433, 1999.
  • С. Кошизука, А. Нобе и Ю. Ока, "Численный анализ разрушающихся волн с использованием полуинявного метода движущихся частиц", Междунар. J. Numer. Meth. Жидкость, том 26, стр. 751–769, 1998.
  • LB Люси, "Численный подход к проверке гипотезы деления", Astron. J., Vol 82, pp. 1013–1024, 1977.
  • М.А. Набиан и Л. Фархади, "Метод многофазных бессеточных частиц для моделирования потоков сыпучих материалов и переноса отложений", Гидротехнический журнал, 2016.
  • К. Шибата и С. Кошизука, «Численный анализ воздействия судоходной воды на палубу с использованием метода частиц», «Ocean Engineering», том 34, стр. 585–593, 2007.
  • A. Shakibaeinia и YC Jin «Модель частиц без сетки для моделирования прорыва плотины с подвижным дном». Достижения в области водных ресурсов, 34 (6): 794–807 doi : 10.1016 / j.advwatres.2011.04.011 .
  • A. Shakibaeinia и YC Jin "Слабо сжимаемый метод MPS для моделирования течения со свободной поверхностью на открытой границе". Int. J. Numer. Методы Флюиды, 63 (10): 1208-1232 (Опубликовано на сайте: 7 авг 2009 DOI : 10.1002 / fld.2132 ).
  • A. Shakibaeinia и YC Jin «Лагранжевое моделирование потока через водосбросы с использованием полунявного метода движущихся частиц». Proc. 33-й Конгресс МАПЧ, Ванкувер, Канада, 2009 г., 1809–1816 гг.
  • A. Shakibaeinia и YC Jin "Метод частиц без сетки MPS для многофазных потоков". Компьютерные методы в прикладной механике и технике. 229–232: 13–26. 2012 г.
  • A. Shakibaeinia и YC Jin "Метод частиц без сетки на основе MPS для потока в открытом канале". Журнал гидротехники ASCE. 137 (11): 1375–1384. 2011 г.
  • М. Джандагян и А. Шакибаеиниа "Усовершенствованный метод MPS для слабосжимаемых потоков со свободной поверхностью", Компьютерные методы в прикладной механике и технике, вып. 360, стр. 112771, 2020/03/01/2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cma.2019.112771 .
  • M. Sueyoshi, M. Kashiwagi и S. Naito, "Численное моделирование вызванных волнами нелинейных движений двумерного плавающего тела полунявным методом движущихся частиц", Journal of Marine Science and Technology, Vol 13, pp. 85–94, 2008.
  • З. Сан, Дж. Си и Х. Чен, "Численное исследование перемешивания жидкостей методом частиц", Химическая инженерия, том 64, стр. 341–350, 2009.
  • Z. Sun, G. Xi и X. Chen, "Исследование механизма деформации и массопереноса при столкновении парных капель методом частиц", Phys. Жидкости, Том 21, 032106, 2009.
  • К. Цубота, С. Вада, Х. Камада, Ю. Китагава, Р. Лима и Т. Ямагути, «Метод частиц для моделирования кровотока - применение к движущимся эритроцитам и тромбоцитам», Journal of the Earth Simulator, Том 5, стр. 2–7, 2006.
  • Х. Се, С. Кошизука и Ю. Ока, «Моделирование процесса осаждения капель в кольцевом потоке тумана с использованием метода трехмерных частиц», Nuclear Engineering and Design, Vol 235, pp. 1687–1697, 2005.
  • С. Чжан, К. Морита, К. Фукуда и Н. Ширакава, "Усовершенствованный метод MPS для численного моделирования задач конвективного теплопереноса", Междунар. J. Numer. Meth. Жидкость, 51, 31–47, 2005.
Конкретный
  1. ^ Набиан, Мохаммад Амин; Фархади, Лейла (2017). «Метод многофазных бессеточных частиц для моделирования потоков сыпучих материалов и переноса отложений». Журнал гидротехники . 143 (4): 04016102. DOI : 10,1061 / (ASCE) hy.1943-7900.0001275 .
  2. ^ Набиан, Мохаммад Амин; Фархади, Лейла (2014-08-03). «Численное моделирование уединенной волны с использованием полностью лагранжевого метода полунеявных движущихся частиц». Том 1D, Симпозиумы: Явления переноса при перемешивании; Турбулентные течения; Механика городских жидкостей; Гидродинамическое поведение сложных частиц; Анализ элементарных процессов в дисперсных многофазных потоках; Многофазный поток с тепломассообменом в технологических процессах; Гидромеханика авиационных и ракетных выбросов и их воздействия на окружающую среду; Высокопроизводительные вычисления CFD; Производительность систем с многофазным потоком; Энергия ветра; Количественная оценка неопределенности при измерениях и моделировании расхода . стр. V01DT30A006. DOI : 10.1115 / FEDSM2014-22237 . ISBN 978-0-7918-4624-7.
  3. ^ Набиан, Мохаммад Амин; Фархади, Лейла (14 ноября 2014 г.). «Полунеявный метод устойчивых движущихся частиц для моделирования волн, генерируемых подводными оползнями». Том 7: Системы и технологии жидкостной инженерии . стр. V007T09A019. DOI : 10.1115 / IMECE2014-40419 . ISBN 978-0-7918-4954-5.

Внешние ссылки [ править ]

  • Лаборатория профессора Сэйити Кошидзука в Токийском университете, Япония
  • Лаборатория профессора Хитоши Гото в Университете Киото, Япония
  • MPS-RYUJIN от Fuji Technical Research