基于速度修正的固壁边界处理方法

摘要：

固壁边界处理方法的研究一直是流体模拟中的难点问题,常见的固壁边界处理方法有边界力法和虚粒子法.边界力法通过对靠近边界的流体粒子施加作用力防止其穿透边界,但模型参数较多,力的大小难以调控,且在计算中会产生边界截断误差问题;虚粒子法通过在边界外生成虚粒子解决了边界截断误差问题,但在处理复杂边界问题时,由于外部的虚粒子的生成较困难,且分布不均,计算精度受到影响,出现粒子飞散的情况.针对2种方法存在的问题,提出一种基于速度修正的固壁边界处理方法,无需求解边界力或在边界外生成虚粒子,直接利用动量方程和计算速度耗损量求出流体粒子碰到边界后的反弹速度,大大降低了处理边界的复杂程度,也克服了2种方法在边界拐角处粒子不均匀采样而导致的算法不稳定的问题.模拟仿真验证了该方法在稳定性、计算效率方面均较传统边界力法和虚粒子法更好;随着粒子数的增加,该方法耗时更少、计算效率更高,对复杂场景的模拟效果更好.

关键词：流体模拟、固壁边界、边界力法、虚粒子法、速度修正

所属期刊栏目：40

分类号：TP391.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金项目61272024

在线出版日期：2019-09-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：637-643