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基于MPS方法液力变矩器低温启动搅油力矩研究 被引量:1
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作者 韦春辉 吴维 +2 位作者 桂鹏 邹天刚 苑士华 《机械工程学报》 北大核心 2025年第2期257-267,共11页
车辆传动润滑油在低温环境下黏度增大,流动性变差,使得传动系统启动力矩增大。液力变矩器为车辆传动系统的重要部件,低温下液力变矩器启动过程搅油力矩尚不清楚。采用基于无网格粒子(Moving particle semi-implicit,MPS)方法研究润滑油... 车辆传动润滑油在低温环境下黏度增大,流动性变差,使得传动系统启动力矩增大。液力变矩器为车辆传动系统的重要部件,低温下液力变矩器启动过程搅油力矩尚不清楚。采用基于无网格粒子(Moving particle semi-implicit,MPS)方法研究润滑油在不同工作温度及不同液面高度液力变矩器搅油力矩随转速的变化规律,并通过所搭建的搅油力矩测试试验台验证数值计算的可行性。通过流变仪测试了5W-40润滑油在低温下流变特性,分析液力变矩器在低温工况下不同启动方式瞬态搅油力矩的变化规律以及润滑油分布和流场特性,并提出了降低低温启动搅油力矩装置。研究结果表明,5W-40润滑油在低温下为非牛顿流体,液力变矩器转速为284 r/min时,-43℃时搅油力矩是-20℃的2.5倍。相比线性启动,采用分段启动能量损失小。提出的此装置可有效降低液力变矩器低温启动搅油力矩,且转速越高,效果越明显。为液力变矩器搅油力矩计算提供了一种数值计算方法,同时为降低车辆传动系统液力变矩器低温启动搅油力矩设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 液力变矩器 无网格粒子法 低温启动 搅油力矩 非牛顿流体
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Numerical simulation of solitary wave propagation based on MPS method 被引量:2
2
作者 LI Shaowu YU Zhi' an XIONG Zan 《Acta Oceanologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2007年第3期121-128,共8页
The concept of candidate particle set is introduced in the MPS gridless numerical method to generate neighboring particle set ma- trix, which can reduce the CPU time to 1/11 of that before introduction. The Bi-CGSTAB ... The concept of candidate particle set is introduced in the MPS gridless numerical method to generate neighboring particle set ma- trix, which can reduce the CPU time to 1/11 of that before introduction. The Bi-CGSTAB (bi-conjugate gradient stabilized) algorithm is applied to solving the Poisson pressure equation, by which the solving speed is significantly accelerated. The process of solitary waves propagating over a numerical flume and interacting with a vertical wall is simulated. The simulated results of water surface elevation are in good agreement with the analytical solution as well as the measured data. The predicted maximum values of the run-up of solitary waves with various relative incident wave heights agree well with the measured results. 展开更多
关键词 mpS method candidate particle set Bi-CGSTAB algorithm solitary wave
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Moving-Particle Semi-Implicit Method for Vortex Patterns and Roll Damping of 2D Ship Sections 被引量:14
3
作者 潘徐杰 张怀新 卢云涛 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2008年第3期399-407,共9页
A meshless method, Moving-Particle Semi-hnplicit Method (MPS) is presented in this paper to simulate the rolling of different 2D ship sections. Sections S. S. 0.5, S.S. 5.0 and S. S. 7.0 of series 60 with CB = 0.6 a... A meshless method, Moving-Particle Semi-hnplicit Method (MPS) is presented in this paper to simulate the rolling of different 2D ship sections. Sections S. S. 0.5, S.S. 5.0 and S. S. 7.0 of series 60 with CB = 0.6 are chosen for the simulation. It shows that the result of MPS is very close to results of experiments or mesh-numerical simulations. In the simulation of MPS, vortices are found periodically in bilges of ship sections. In section S. S. 5.0 and section S. S. 7.0, which are close to the middle ship, two little vortices are found at different bilges of the section, in section S. S. 0.5, which is close to the bow, only one big vortex is found at the bottom of the section, these vortices patterns are consistent with the theory of Ikeda. The distribution of shear stress and pressure on the rolling hull of ship section is calculated. When vortices are in bilges of the section, the sign clmnge of pressure can be found, but in section S. S. 0.5, there is no sign change of pressure because only one vortex in the bottom of the section. With shear stress distribution, it can be found the shear stress in bilges is bigger than that at other part of the ship section. As the free surface is considered, the shear stress of both sides near the free surface is close to zero and even sign changed. 展开更多
关键词 roll damping unsteady viscous flow Moving-Panicle Semi-Implicit method mpS)
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Large deformation simulations of geomaterials using moving particle semi-implicit method 被引量:1
4
作者 Shintaro Nohara Hiroshi Suenaga Kunihiko Nakamura 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2018年第6期1122-1132,共11页
Numerical simulation tools are required to describe large deformations of geomaterials for evaluating the risk of geo-disasters. This study focused on moving particle semi-implicit(MPS) method, which is a Lagrangian g... Numerical simulation tools are required to describe large deformations of geomaterials for evaluating the risk of geo-disasters. This study focused on moving particle semi-implicit(MPS) method, which is a Lagrangian gridless particle method, and investigated its performance and stability to simulate large deformation of geomaterials. A calculation method was developed using geomaterials modeled as Bingham fluids to improve the original MPS method and enhance its stability. Two numerical tests showed that results from the improved MPS method was in good agreement with the theoretical value.Furthermore, numerical simulations were calibrated by laboratory experiments. It showed that the simulation results matched well with the experimentally observed free-surface configurations for flowing sand. In addition, the model could generally predict the time-history of the impact force. The MPS method could be a useful tool to evaluate large deformation of geomaterials. 展开更多
关键词 Particle method Moving particle semi-implicit(mpS) method Large deformation analysis GEOMATERIALS Bingham model
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Numerical Simulation of Sloshing with Large Deforming Free Surface by MPS-LES Method 被引量:4
5
作者 潘徐杰 张怀新 孙学尧 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2012年第4期653-668,共16页
Moving particle semi-implicit (MPS) method is a fully Lagrangian particle method which can easily solve problems with violent free surface. Although it has demonstrated its advantage in ocean engineering application... Moving particle semi-implicit (MPS) method is a fully Lagrangian particle method which can easily solve problems with violent free surface. Although it has demonstrated its advantage in ocean engineering applications, it still has some defects to be improved. In this paper, MPS method is extended to the large eddy simulation (LES) by coupling with a sub-particle-scale (SPS) turbulence model. The SPS turbulence model turns into the Reynolds stress terms in the filtered momentum equation, and the Smagorinsky model is introduced to describe the Reynolds stress terms. Although MPS method has the advantage in the simulation of the free surface flow, a lot of non-free surface particles are treated as free surface particles in the original MPS model. In this paper, we use a new free surface tracing method and the key point is "neighbor particle". In this new method, the zone around each particle is divided into eight parts, and the particle will be treated as a free surface particle as long as there are no "neighbor particles" in any two parts of the zone. As the number density parameter judging method has a high efficiency for the free surface particles tracing, we combine it with the neighbor detected method. First, we select out the particles which may be mistreated with high probabilities by using the number density parameter judging method. And then we deal with these particles with the neighbor detected method. By doing this, the new mixed free surface tracing method can reduce the mistreatment problem efficiently. The serious pressure fluctuation is an obvious defect in MPS method, and therefore an area-time average technique is used in this paper to remove the pressure fluctuation with a quite good result. With these improvements, the modified MPS-LES method is applied to simulate liquid sloshing problems with large deforming free surface. Results show that the modified MPS-LES method can simulate the large deforming free surface easily. It can not only capture the large impact pressure accurately on rolling tank wall but also can generate all physical phenomena successfully. The good agreement between numerical and experimental results proves that the modified MPS-LES method is a good CFD methodology in free surface flow simulations. 展开更多
关键词 liquid sloshing large deforming free surface MESHLESS moving particle semi-implicit method mpS) largeeddy simulation (LES)
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MPS-FEM Coupled Method for Study of Wave-Structure Interaction 被引量:4
6
作者 Guanyu Zhang Xiang Chen Decheng Wan 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2019年第4期387-399,共13页
Nowadays,an increasing number of ships and marine structures are manufactured and inevitably operated in rough sea.As a result,some phenomena related to the violent fluid-elastic structure interactions(e.g.,hydrodynam... Nowadays,an increasing number of ships and marine structures are manufactured and inevitably operated in rough sea.As a result,some phenomena related to the violent fluid-elastic structure interactions(e.g.,hydrodynamic slamming on marine vessels,tsunami impact on onshore structures,and sloshing in liquid containers)have aroused huge challenges to ocean engineering fields.In this paper,the moving particle semi-implicit(MPS)method and finite element method(FEM)coupled method is proposed for use in numerical investigations of the interaction between a regular wave and a horizontal suspended structure.The fluid domain calculated by the MPS method is dispersed into fluid particles,and the structure domain solved by the FEM method is dispersed into beam elements.The generation of the 2D regular wave is firstly conducted,and convergence verification is performed to determine appropriate particle spacing for the simulation.Next,the regular wave interacting with a rigid structure is initially performed and verified through the comparison with the laboratory experiments.By verification,the MPS-FEM coupled method can be applied to fluid-structure interaction(FSI)problems with waves.On this basis,taking the flexibility of structure into consideration,the elastic dynamic response of the structure subjected to the wave slamming is investigated,including the evolutions of the free surface,the variation of the wave impact pressures,the velocity distribution,and the structural deformation response.By comparison with the rigid case,the effects of the structural flexibility on wave-elastic structure interaction can be obtained. 展开更多
关键词 mpS-FEM coupled method Fluid-structure interaction(FSI) Regular wave Wave impact pressure Structure deformation response
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Numerical Simulation of Sloshing Using the MPS-FSI Method with Large Eddy Simulation 被引量:2
7
作者 YANG Chao ZHANG Huai-xin +1 位作者 SU Hui-lin SHEN Zhong-xiang 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2018年第3期278-287,共10页
A numerical model has been developed to study sloshing of turbulent flow in a tank with elastic baffles. The Moving-Particle Semi-implicit method(MPS) is a kind of meshless Lagrangian calculation method. The large edd... A numerical model has been developed to study sloshing of turbulent flow in a tank with elastic baffles. The Moving-Particle Semi-implicit method(MPS) is a kind of meshless Lagrangian calculation method. The large eddy simulation(LES) approach is employed to model the turbulence by using the Smagorinsky Sub-Particle Scale(SPS)closure model. This paper uses MPS-FSI method with LES to simulate the interaction between free surface flow and a thin elastic baffle in sloshing. Then, the numerical model is validated, and the numerical solution has good agreement with experimental data for sloshing in a tank with elastic baffles. Furthermore, under external excitations,the MPS is applied to viscous laminar flow and turbulent flow, with both the deformation of elastic baffles and the wave height of the free surface are compared with each other. Besides, the impact pressure with/without baffles and wave height of free surface are investigated and discussed in detail. Finally, preliminary simulations are carried out in the damage problem of elastic baffles, taking the advantage of the MPS-FSI method in computations of the fluid–structure interaction with large deformation. 展开更多
关键词 moving particle semi-implicit method(mpS) fluid–structure interaction(FSI) large eddy simulation(LES) MESHLESS SLOSHING
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Research on Numerical Wave Tank Based on the Improved Moving-Particle Semi-Implicit Method with Large Eddy Simulation
8
作者 余谦 张怀新 孙学尧 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2014年第2期226-232,共7页
Moving-particle semi-implicit(MPS) method is a new mesh-free numerical method based on Lagrangian particle. In this paper, MPS method is applied to the study on numerical wave tank. For the purpose of simulating numer... Moving-particle semi-implicit(MPS) method is a new mesh-free numerical method based on Lagrangian particle. In this paper, MPS method is applied to the study on numerical wave tank. For the purpose of simulating numerical wave, we combine the MPS method with large eddy simulation(LES) which can simulate the turbulence in the flow. The intense pressure fluctuation is a significant shortcoming in MPS method. So, we improve the original MPS method by using a new pressure Poisson equation to ease the pressure fluctuation. Divergencefree condition representing fluid incompressible is used to calculate pressure smoothly. Then, area-time average technique is used to deal with the calculation. With these improvements, the modified MPS-LES method is applied to the simulation of numerical wave. As a contrast, we also use the original MPS-LES method to simulate the wave in a numerical wave tank. The result shows that the new method is better than the original MPS-LES method. 展开更多
关键词 improved moving-particle semi-implicit(mpS) method large eddy simulation(LES) numerical wave tank wave-making
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MP-RNA阳性患者三种血清学方法的抗体检出情况及其应用价值
9
作者 周振雅 田重阳 陈振宇 《智慧健康》 2025年第11期61-64,68,共5页
目的探究在已确诊肺炎支原体(MP)感染情况下,免疫胶体金法(GICT法)、被动凝集法(PA法)以及化学发光免疫分析法(CLIA法)的抗体检出情况,分析其在实际临床应用中的价值。方法采集2023年11月20日—2024年2月15日106例MP-RNA阳性患者的血清... 目的探究在已确诊肺炎支原体(MP)感染情况下,免疫胶体金法(GICT法)、被动凝集法(PA法)以及化学发光免疫分析法(CLIA法)的抗体检出情况,分析其在实际临床应用中的价值。方法采集2023年11月20日—2024年2月15日106例MP-RNA阳性患者的血清样本,核酸采样时间均为同一天,分别用GICT、PA和CLIA法检测其血清MP抗体,比较其结果的差异性。结果(1)三种方法学的MP抗体的阳性率比较:PA法的阳性率为83.96%,CLIA法阳性率为66.98%,GICT法阳性率为54.72%,CLIA法-IgM的阳性率为53.77%。(2)采用PA≥1∶160作为近期/急性感染判断标准时,PA法的阳性率为66.98%,GICT法与CLIA法检测MP-IgM没有差异性;GICT法与PA法差异有统计学意义(P<0.05);CLIA法-IgM与PA法差异有统计学意义(P<0.05)。(3)不同病程GICT法、CLIA法-IgM、PA法检出MP抗体的差异有统计学意义(P<0.05),且随着病程的延长,阳性检出率明显增高;在早期短病程中(<7 d病程),MP抗体阳性检出率由高到低为:PA法>CLIA法-IgM>GICT法,差异均有统计学意义(P<0.05)。(4)PA法与总CLIA检测MP抗体的一致性Kappa值为0.509,一致性为81.13%。结论三种血清方法学均有一定的MP抗体检出率,其中PA法的阳性率最高,其次为总CLIA,最后是GICT法。结合标本来源均为MP-RNA阳性患者,三者均存在不少漏检,实际应用中建议血清学检测结合核酸检测一起开展。在早期短病程中CLIA法比GICT法更敏感检出MP-IgM,PA法与总CLIA检测MP抗体一致百分比为81.13%,若实验室开展CLIA法检测MP抗体二项,一定程度上可替代GICT法与PA法实现仪器自动化定量检测MP抗体。 展开更多
关键词 肺炎支原体 mp-RNA 免疫胶体金法 被动凝集法 化学发光免疫分析法
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SPH方法和MPS方法模拟溃坝问题的比较分析 被引量:23
10
作者 张驰 张雨新 万德成 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2011年第6期736-746,共11页
SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法和MPS(Moving Particle Semi-Implicit)方法是两种常用的无网格粒子法,在处理自由面大变形问题方面有较大的灵活性,然而这两种方法在数值格式、计算效率和收敛性等方面有许多不同之处。本文以... SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法和MPS(Moving Particle Semi-Implicit)方法是两种常用的无网格粒子法,在处理自由面大变形问题方面有较大的灵活性,然而这两种方法在数值格式、计算效率和收敛性等方面有许多不同之处。本文以二维溃坝问题为例对SPH方法和MPS方法进行了比较分析,结果表明:SPH方法易于给出更为清晰、光滑的自由面形状,而MPS方法给出的粒子分布较为凌乱;在收敛性上,随着初始粒子间距的减小,SPH和MPS均趋于收敛,但MPS方法收敛得更快些;对于时间步长,在满足CFL条件且计算稳定的情况下,对结果影响不是很大;在计算效率上,SPH方法具有较高的效率,适合求解大型复杂流动问题,而MPS方法计算量较大。通过对SPH方法和MPS方法的比较分析,为具体问题计算选用不同的无网格粒子方法提供了选择依据。 展开更多
关键词 无网格粒子法 SPH方法 mpS方法 自由面 溃坝
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MPS方法研究进展及其在船舶水动力学问题中的应用 被引量:7
11
作者 陈翔 张友林 万德成 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期955-972,共18页
移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与... 移动粒子半隐式方法(moving particle semi-implicit,MPS)是基于Lagrangian观点来描述流体的运动,具有能够灵活处理自由面的大幅度变形及物体的运动变形等优点,近年来受到越来越多研究人员的关注。本文对MPS方法的研究进展及其在船舶与海洋工程水动力学问题中的应用现状进行介绍。从计算精度方面,介绍了研究人员为提高压力场的光滑性及稳定性,对粒子间相互作用模型做出的多种改进。从计算效率方面,介绍了提高MPS方法计算速度的主要技术手段,同时从扩展MPS方法在实际水动力学问题中应用范围的角度,介绍了研究人员在数值边界条件和多相流方面做出的贡献。本文回顾了MPS方法在船舶与海洋工程典型水动力学问题中的应用成果,对该方法在数值格式改进、与其他方法耦合及三维复杂实际工程应用方面的发展空间进行了展望。 展开更多
关键词 无网格粒子法 移动粒子半隐式方法 并行加速技术 重叠粒子技术 多分辨率粒子技术 多相流 流固耦合
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非线性问题的MPS无网格算法 被引量:5
12
作者 郭隽 陶智 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期83-86,共4页
给出了修正的MPS(MovingParticleSemi implicit)无网格方法 ,指出恰当选取权函数可避免使用虚节点来处理边界 ,从而解决复杂边界处虚节点难设定的问题 .以非线性Burgers方程为算例分析了其数值特性 ,结果表明 :以样条函数为权函数时不... 给出了修正的MPS(MovingParticleSemi implicit)无网格方法 ,指出恰当选取权函数可避免使用虚节点来处理边界 ,从而解决复杂边界处虚节点难设定的问题 .以非线性Burgers方程为算例分析了其数值特性 ,结果表明 :以样条函数为权函数时不采用虚节点的结果与使用虚节点的结果一致 ;对一维问题 ,光滑权函数性能明显优于非光滑权函数 ;而对二维问题 ,近边界处加权域不对称性的影响则不很显著 .与精确解或由传统方法所得结果的对比分析表明该方案可行 .该方法物理概念清晰 。 展开更多
关键词 数值模拟 非线性方程 加权 无网格方法 mpS方法
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基于MPS方法的汽泡凝结数值模拟研究 被引量:2
13
作者 种道彤 刘继平 +2 位作者 严俊杰 Ishiwatari Yuki Oka Yoshiaki 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1505-1508,共4页
采用移动粒子半隐式(MPS)方法对静止过冷水中单个汽泡的凝结现象进行了数值模拟,研究了不同初始压力和初始直径时饱和蒸汽汽泡凝结过程,获得了凝结过程中汽泡形状、当量直径和压力的变化规律;汽泡初始压力为0.1~0.5MPa,初始直径为2mm、... 采用移动粒子半隐式(MPS)方法对静止过冷水中单个汽泡的凝结现象进行了数值模拟,研究了不同初始压力和初始直径时饱和蒸汽汽泡凝结过程,获得了凝结过程中汽泡形状、当量直径和压力的变化规律;汽泡初始压力为0.1~0.5MPa,初始直径为2mm、3mm和5mm;过冷水压力为0.1MPa,温度为70℃。结果表明两相界面不存在压差时,凝结过程中汽泡始终保持球形,汽泡当量直径逐渐减小,压力近似不变;相界面存在压差时,凝结过程中汽泡从球形逐渐变为心形、半月形,汽泡当量直径和压力会出现周期性振荡,且初始压力越大振荡幅度越大。 展开更多
关键词 mpS方法 汽泡 凝结 压差
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Burgers方程的MPS-MAFL数值解法 被引量:5
14
作者 项利峰 席光 孙中国 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期52-54,共3页
使用一种粒子无网格线混合格式MPS-MAFL方法对Burgers方程进行了数值求解,给出了算法的详细过程并对计算结果进行了分析,计算结果与解析解相吻合。进行了变参数初步计算,给出了在不同粒子数目及不同粒子作用半径下的计算结果。计算表明... 使用一种粒子无网格线混合格式MPS-MAFL方法对Burgers方程进行了数值求解,给出了算法的详细过程并对计算结果进行了分析,计算结果与解析解相吻合。进行了变参数初步计算,给出了在不同粒子数目及不同粒子作用半径下的计算结果。计算表明,使用MPS-MAFL方法求解Burgers方程具有较高的通用性及稳定性,且方法简单易行。 展开更多
关键词 BURGERS方程 mpS-MAFL方法 数值模拟
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MPS水流数学模型在冲击压力计算中的应用 被引量:2
15
作者 李绍武 熊赞 武霄 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1031-1036,共6页
通过引入SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法中的样条函数作为核子函数,并进一步修正扩散模型及梯度模型的计算公式,对已有MPS(moving particle semi-implicit)水流数学模型进行了改进.将该模型应用于垂向二维水柱倒塌过程计算... 通过引入SPH(smoothed particle hydrodynamics)方法中的样条函数作为核子函数,并进一步修正扩散模型及梯度模型的计算公式,对已有MPS(moving particle semi-implicit)水流数学模型进行了改进.将该模型应用于垂向二维水柱倒塌过程计算,结合直立挡板的冲击压力过程实测结果,探讨了水流黏滞系数和摩阻项对直立挡板压力过程计算结果的影响,发现黏滞系数影响峰型的尖锐度,摩阻项影响压力过程的相位;通过适当选取黏滞系数和摩阻系数,获得了与实测结果一致的压力数值计算结果。 展开更多
关键词 mpS方法 水柱倒塌 核子函数 冲击压力 黏滞系数 摩阻项
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基于MPS无网格方法的孤立波传播的数值模拟 被引量:2
16
作者 李绍武 于志安 熊赞 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期137-142,共6页
在MPS无网格方法中,引进预定候选粒子集概念用以生成邻接粒子集矩阵,使该部分的机时耗费缩短为引进前的1/11;采用Bi-CGSTAB方法求解压力泊松方程,显著地提高了求解速度.模拟了孤立波在数值波浪水槽中的传播及其与直墙作用时的爬升、回... 在MPS无网格方法中,引进预定候选粒子集概念用以生成邻接粒子集矩阵,使该部分的机时耗费缩短为引进前的1/11;采用Bi-CGSTAB方法求解压力泊松方程,显著地提高了求解速度.模拟了孤立波在数值波浪水槽中的传播及其与直墙作用时的爬升、回落过程,结果表明模拟波面结果与解析值及实测结果基本相符,针对不同波高的孤立波计算得到的墙前最大爬升值与实测结果也是一致的. 展开更多
关键词 mpS方法 候选粒子集 Bi—CGSTAB法 孤立波
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MPS与GPU结合数值模拟LNG液舱晃荡 被引量:4
17
作者 陈翔 万德成 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期714-729,共16页
液舱晃荡是一种在外部激励作用下部分装载的液舱内液体的波动现象,它会对液舱结构强度和运输船舶稳性产生危害.移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit, MPS)是一种典型的无网格粒子类方法,可以有效地模拟剧烈的液舱晃荡问题.... 液舱晃荡是一种在外部激励作用下部分装载的液舱内液体的波动现象,它会对液舱结构强度和运输船舶稳性产生危害.移动粒子半隐式法(moving particle semi-implicit, MPS)是一种典型的无网格粒子类方法,可以有效地模拟剧烈的液舱晃荡问题.但MPS方法存在计算效率低的缺点,难以模拟大规模三维问题,而GPU并行加速技术已广泛应用于科学计算领域.因此,本文将MPS方法与GPU并行加速技术相结合,采用CUDA程序语言编写,自主开发了MPSGPU-SJTU求解器,对三维液化天然气(liquefied natural gas, LNG)型液舱晃荡进行了数值模拟.通过三种不同粒子间距的数值模拟,验证了求解器的收敛性,其中最大计算粒子数达到了200多万.与其他研究结果相比,MPSGPU-SJTU求解器能够准确地预测壁面砰击压力,并且捕捉晃荡过程中自由面的大幅度变形和强非线性破碎现象.相比CPU求解器的计算时间,GPU并行加速技术可以大幅度地减小计算时长,提高MPS方法的计算效率.本文将LNG型液舱与方型液舱的晃荡进行对比,结果表明在高充液率下LNG型液舱可以有效地减小晃荡幅值和壁面砰击压力.但在中低充液率下,LNG型液舱则会加剧晃荡,自由面呈现明显的三维特征.本文还进一步研究了水和LNG两种不同介质的液舱晃荡现象,数值模拟结果表明二者的流场基本相似,砰击压力则正比于液体密度. 展开更多
关键词 无网格粒子法 移动粒子半隐式法 并行加速技术 液舱晃荡
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污染物在水中扩散的MPS数值模拟 被引量:2
18
作者 张凯 周子棋 +1 位作者 孙中国 席光 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3277-3284,共8页
本文建立了一种基于MPS算法的浓度扩散模型,该方法可以模拟溶质在浓度梯度作用下物质间的扩散传质过程。将FICK第二定律添加到MPS方法中,实现了物质间分子扩散的模拟,并通过与解析解的对比验证了模型的准确性,随后进一步研究了浓度在具... 本文建立了一种基于MPS算法的浓度扩散模型,该方法可以模拟溶质在浓度梯度作用下物质间的扩散传质过程。将FICK第二定律添加到MPS方法中,实现了物质间分子扩散的模拟,并通过与解析解的对比验证了模型的准确性,随后进一步研究了浓度在具有不同扩散系数的介质间的扩散过程。然后,在MPS方法中加入多相MPS模型,通过模拟泊肃叶流动验证了模型的准确性。最后论文研究了污染物的泄漏及其在水中的扩散过程,通过添加扩散模型和多相模型,模拟了具有不同密度的污染物在水中的流动和扩散过程。 展开更多
关键词 移动粒子半隐式法 FICK第二定律 浓度梯度 扩散传质
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基于MPS方法的液态铅铋合金内气泡上升流数值模拟 被引量:7
19
作者 陈荣华 田文喜 +3 位作者 左娟莉 苏光辉 秋穗正 许建辉 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期96-99,共4页
移动粒子半隐式(MPS)方法捕捉多相流体动力学相界面的能力比传统网格方法具有明显优势。本研究采用MPS方法,使用FORTRAN语言自编程序,对单个氩气气泡在液态铅铋合金内从静止到充分发展整个过程中的瞬态动力学行为进行二维数值模拟,得到... 移动粒子半隐式(MPS)方法捕捉多相流体动力学相界面的能力比传统网格方法具有明显优势。本研究采用MPS方法,使用FORTRAN语言自编程序,对单个氩气气泡在液态铅铋合金内从静止到充分发展整个过程中的瞬态动力学行为进行二维数值模拟,得到气泡变形特性与上升速度的关系。结果表明:在气泡上升过程中,气泡由球形先变成酒窝形状,最后成为球冠形状。数值模拟得到的气泡上升终极速度与Grace预测结果符合较好,随着气泡初始直径的增大气泡上升终极速度增大。 展开更多
关键词 移动粒子半隐式方法(mpS) 气泡上升行为 液态金属
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MPS-FEM数值分析带自由面的流固耦合问题 被引量:3
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作者 张友林 邹璐 万德成 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期330-335,共6页
随着计算科学的发展,研究人员为探索流固耦合问题的物理机理而提出了众多的数值方法。其中,耦合的移动粒子半隐式方法 MPS(Moving Particle Semi-Implicit method)和有限单元法FEM(Finite Element method)为流固耦合问题的数值仿真工作... 随着计算科学的发展,研究人员为探索流固耦合问题的物理机理而提出了众多的数值方法。其中,耦合的移动粒子半隐式方法 MPS(Moving Particle Semi-Implicit method)和有限单元法FEM(Finite Element method)为流固耦合问题的数值仿真工作提供了新的途径。本文所有流场的数值模拟工作均采用课题组自主开发的无网格法求解器MLParticle-SJTU来完成。该求解器在原始的MPS法基础上,对核函数、压力梯度模型、压力泊松方程的求解和自由面判断方式等方面进行了改进。此外,在该求解器框架内,基于FEM法拓展了针对结构场进行求解的功能。首先,对MPS和FEM方法的理论模型及其耦合策略进行了介绍。然后,采用该自研MPS-FEM耦合求解器,数值模拟了溃坝流动对弹性结构的冲击及其相互作用的标准问题。通过将结构变形及自由面波型变化等结果与已发表结果进行对比,验证了该求解器在处理带自由面剧烈变化的粘性流体和柔性变形结构的耦合作用问题上的可行性。 展开更多
关键词 无网格法 mpS方法 有限元法 mpS-FEM 流固耦合 自由面流动 MLParticle-SJTU求解器
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