不可压缩流体 (ISPH) 模型参考

不可压缩流体 (ISPH) 模型提供了用于求解 SPH 多相模拟守恒方程的数值方法。

不可压缩流体 (ISPH) 模型是一种无网格数值方法,它根据相邻颗粒的贡献来逼近各点的数值,并采用插值、梯度、发散计算、平滑内核和时间步进方法来推进模拟。它还可以包含边界处理,以提高复杂情景下的准确性和效率。

表 1. 不可压缩流体 (ISPH) 模型参考
理论 请参见SPH 多相流求解器和SPH 边界条件。
提供方式 [物理连续体] > 模型 > 多相模型 > SPH 流体
节点路径示例 连续体 > 物理 1 > 模型 > 不可压缩流体 (ISPH)
要求
前提条件选择:
  • 材料:多相
  • 多相流模型:平滑颗粒流体动力学 (SPH)
属性

关键属性包括:压力稳化选项、压力稳化系数、速度稳化选项、速度稳化系数、人工可压缩性选项和人工压缩系数。请参见不可压缩流体 (ISPH) 模型属性。

激活 物理模型

粘滞态:

层流

无粘性

可选模型:

重力

颗粒修复

请参见颗粒修复模型参考。

初始条件 速度和压力

请参见初始条件。

边界设置 物理条件:

无粘处理选项和剪切应力指定

物理值:

速度幅值、质量通量和质量流率

请参见边界设置。

场函数

Sph 颗粒尺寸、Sph 颗粒体积、[相] 的体积分数。

不可压缩流体 (ISPH) 模型属性

压力稳化选项

激活时,将稳化应用于 PPE 源项以减少棋盘格效应。

压力稳化系数

设置压力求解器稳化系数 β 。该值的范围为从 0(无稳化)到 1(高稳化)。

速度稳化选项

用于指定稳化方法以平滑自由表面形状。

方法 对应属性
无

未对自由表面应用稳化。

无。
普遍

此方法根据压力级别在整个流体域中引入数值耗散。

此选项是默认选项。

速度稳化系数

通用稳化方案的速度稳化系数。默认值为 1.0。

基本

根据速度变化,在自由表面引入数值耗散。

速度稳化系数

基本稳化方案的速度稳化系数。默认值为 1.0。

高级

此方法与基础方法类似。此外,还可防止高粘度流或精细离散化导致的过度耗散。

速度稳化系数

高级稳化方案的速度稳化系数。默认值为 1.0。

人工可压缩性选项

激活后,在通过人工可压缩性求解线性系统时,通过增大对角优势来稳化压力校正求解器。

人工压缩系数
设置压力校正求解器稳化的系数并控制其强度。此值范围为 0 到 1。默认值为 0.5。

初始条件

用于自定义模拟的初始条件。
速度
用于在模拟开始时初始化流体的速度。
压力
用于在模拟开始时初始化流体的压力。

边界设置

壁面
无粘处理选项
提供禁用颗粒和壁面之间吸引力的选项。
启用无粘处理选项
激活时,通过消除动量方程压力项中的吸引力,禁用颗粒和壁面之间的相互作用。这样可以防止颗粒粘附到壁面上。
剪切应力指定
不适用于无粘性流体。选择流体是粘在壁面上还是沿壁面滑动。可用的选项包括:
  • 无滑移壁面 - 采用此方法时,流体粘附在壁面上并以与壁面相同的速度移动。
  • 滑移壁面 - 流体不粘附在壁面上。对于流体,不考虑壁面引起的剪切应力。
速度入口
如果激活启用流出,则当边界作为速度出口时,这些条件也适用。
流出指定

提供选项以在边界处启用流出。必须遵循符号约定,即对流入使用正速度值,对流出使用负速度值。

启用流出

激活后,允许速度进口边界作为速度出口。

参考坐标系指定
用于指定与边界关联的参考坐标系。

根据边界类型,相对于指定参考坐标系定义以下一个或多个属性:

  • 流向指定
  • 相对流向指定
  • 速度
  • 相对速度幅值
选项 对应的物理值节点
基准坐标系

使用基准参考系(默认值)。没有旋转。

无。
区域参考坐标系

使用父区域的参考坐标系。在旋转参考坐标系中定义区域时,边界将以相同的旋转速度与区域一起旋转,并且与区域具有相同的旋转轴和原点。

无。
局部参考坐标系

指定边界的局部参考坐标系。只能选择旋转参考坐标系。例如,当边界和区域以不同的旋转速度旋转但共享相同的轴和原点时,可以使用局部参考坐标系。此外,区域和边界也可能具有不同的旋转速度、轴和原点值。

边界参考坐标系指定
将选定的参考坐标系应用于包含的边界。
部件参考坐标系

使用关联部件的直接参考框,如父区域的部件子组中指定的那样。

仅当激活直接旋转参考坐标系节点下的根据部件子组指定时,此选项才可用。请参见定义直接参考坐标系。

在[区域] > 物理值 > 直接旋转参考坐标系 > [子组] > 直接旋转参考坐标系值中,可以可视化参考坐标系指定。

无。
速度指定
控制如何在速度入口边界处指定速度。
方法 对应值节点
组分

定义速度矢量的所有分量。

速度
相对速度
在选定的坐标系中设置速度矢量。相关时,该矢量将在应用于边界的参考坐标系内定义。
幅值 + 方向

定义速度矢量的幅值,并基于流向指定确定方向。

速度幅值
相对速度幅值
设置通过选定方法选择的速度幅值。相关时,该幅值将在应用于边界的参考坐标系内定义。
流向指定
相对流向指定
控制如何定义流向。相关时,这些物理量将在应用于边界的参考坐标系中设置。
方法 对应的物理值节点
边界法向

设置垂直于边界面的流向。

无。
组分
流向
相对流向
在通过选定方法选择的坐标系中设置方向矢量。
角

使用欧拉角度设置方向。

液流角
将流向定义为绕参考坐标系的特定轴旋转的单位基准矢量的成分。这些旋转称为欧拉角度。将方法设为常数时,可将值设为 , , 旋转。 φ θ ψ 当方法为场函数时,可将角函数设为适当的函数。也可以提供表。
支持使用三个不同的旋转约定来定义使用的坐标轴以及旋转应用顺序。如下所示选择旋转约定:
  • X 约定 (Z-X-Z):对于欧拉角度 ( , , ),第一次旋转绕 Z 轴呈角度 进行,第二次旋转绕 X 轴呈角度 进行,第三次旋转绕 Z 轴呈角度 进行。 φ θ ψ φ θ ψ
  • Y 约定 (Z-Y-Z):对于欧拉角度 ( , , ),第一次旋转绕 Z 轴呈角度 进行,第二次旋转绕 Y 轴呈角度 ,第三次旋转绕 Z 轴呈角度 进行。 φ θ ψ φ θ ψ
  • Yaw, Pitch, Roll 约定 (Z-Y-X):对于欧拉角度 ( , , ),第一次旋转绕 Z 轴呈角度 进行,第二次旋转绕 Y 轴呈角度 进行,第三次旋转绕 X 轴呈角度 进行。 φ θ ψ φ θ ψ
轴约定按如下所示应用旋转:
  • 固定轴:相对于原始轴
  • 移动轴:相对于旋转轴
质量流量入口
质量流量选项
选择如何为质量流量进口边界指定质量流量。如果激活启用流出,则当边界用作质量流量/通量出口时,这些条件也适用。
指定选项 对应值节点
质量通量
质量通量
指定质量流量进口边界的质量通量。质量通量定义为单位面积的质量流率。
相对质量通量
指定质量流量入口边界的相对质量通量。质量通量在与边界条件关联的参考坐标系中定义。
质量流率
质量流率
指定质量流量进口边界的质量流率。
相对质量流率

指定质量流量进口边界处的相对质量流率。质量流率在与边界条件关联的参考坐标系中定义。

流出指定

提供选项以在边界处启用流出。必须遵循符号约定,即对流入使用正质量流率/质量通量值,对流出使用负质量流率/质量通量值。

启用流出

激活后,允许质量流量进口边界作为质量流量/通量出口。

参考坐标系指定
用于指定与边界关联的参考坐标系。

根据边界类型,相对于指定参考坐标系定义以下一个或多个属性:

  • 质量流率
  • 相对质量流率
选项 对应的物理值节点
基准坐标系

使用基准参考坐标系。

此选项是默认选项。

无。
区域参考坐标系

使用父区域的参考坐标系。在旋转参考坐标系中定义区域时,边界将以相同的旋转速度与区域一起旋转,并且与区域具有相同的旋转轴和原点。

在[区域] > 物理值 > 轴节点中可以看到区域轴。如果该节点不存在,分配给区域的运动将自动提供区域轴。例如,如果将工具 > 运动节点中定义的旋转运动指派给区域,则区域轴是旋转运动的轴。

无。
局部参考坐标系

指定边界的局部参考坐标系。只能选择旋转参考坐标系。例如,当边界和区域以不同的旋转速度旋转但共享相同的轴和原点时,可以使用局部参考坐标系。此外,区域和边界也可能具有不同的旋转速度、轴和原点值。

边界参考坐标系指定
将选定的参考坐标系应用于包含的边界。
部件参考坐标系

使用区域相对于其关联部件的直接旋转参考坐标系。

仅当激活直接旋转参考坐标系节点下的根据部件子组指定时,此选项才可用。有关更多详细信息,请参考定义直接参考坐标系。

在[区域] > 物理值 > 直接旋转参考坐标系 > [子组] > 直接旋转参考坐标系值中,可以可视化参考坐标系指定。

无。
出口
显式定义计算域出口边界处的质量流率。
指定质量流量

选择如何为出口边界指定质量流量。质量流率是当前唯一可用的选项。

质量流率

指定出口质量流率。对于移动边界,此值相对于边界的运动进行定义。

压力出口

在出口边界处施加静压力(表压)的流出条件。

压力出口选项

设置出口边界的压力出口指定选项。无是当前唯一可用的选项。

压力

指定出口压力值。