瞬態(tài)熱傳導問題的光滑粒子流體動力學研究.pdf

1、溫度場的計算是流體機械的一個重要研究領(lǐng)域,在瞬態(tài)溫度場函數(shù)中,溫度的求解包括時間域和空間域,因此如何精確、有效地求解溫度場的分布情況,在實際應(yīng)用領(lǐng)域上顯得尤為重要。
　　 本文研究了求解瞬態(tài)熱傳導問題的一種新型無網(wǎng)格數(shù)值計算方法——光滑粒子流體動力學(Smooth Particle Hydrodynamics,SPH)方法,它是一種無網(wǎng)格自適應(yīng)拉格朗日粒子法,因其擁有不受網(wǎng)格限制、自適應(yīng)、拉格朗日等優(yōu)點,已成為目前科學和工程計算

2、方法的研究熱點之一。
　　 本文用兩種方法將SPH方法應(yīng)用于瞬態(tài)熱傳導問題的數(shù)值模擬:一是將瞬態(tài)熱傳導問題的二階導的偏微分方程降階為兩個一階導的偏微分方程,再依次應(yīng)用SPH方法；二是將SPH方法直接應(yīng)用到二階導的瞬態(tài)熱傳導問題中。對于SPH方法的邊界處理,本文采用了鏡像粒子法和固定邊界粒子法,前者通過鏡像原理在邊界外生成與內(nèi)部粒子相似的粒子,后者是通過內(nèi)部粒子加權(quán)求和計算出邊界粒子的參數(shù)。
　　 本文從SPH方法開始入手

3、,分析如何將其應(yīng)用于瞬態(tài)熱傳導問題的數(shù)值模擬,然后介紹用FORTRAN語言編寫SPH方法的計算程序,最后通過大量的數(shù)值算例,驗證本文方法的可行性和有效性。本文對算例結(jié)果、計算精度及SPH方法的邊界處理等問題進行對比分析得出:對規(guī)則邊界和不規(guī)則邊界的幾何模型,兩種SPH方法都可進行求解,同時兩種方法均能通過粒子數(shù)的增加來提高計算精度；二階導SPH方法在滿足()2W(r,h)≥0的情況下,與降階求解SPH方法對同一算例選用Lucy核函數(shù)進行