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IDFSPH 二维粒子流分析软件
产品版本: V1.0
适用平台: Windows
产品介绍典型案例参考文献

软件简介

 IDFSPH主要用于模拟针对具有自由液面的水流运动问题,预测水流运动速度,流量分布以及水团运动进行跟踪分析。该软件主要基于不可压缩无散SPH格式 (IDFSPH),此格式具有精度高、效率好、计算稳定等优点,同时在迭代过程中能消除粒子负压力,缓解粒子的聚集效应。IDFSPH软件模块包括前处理模块、分析计算模块和后处理模块。用户可根据需要自动生成粒子填充模型;计算模块参数设定简单,效率高,鲁棒性好;后处理模块可将计算结果以图表、曲线和动画的形式显示和输出。


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案例1: 方腔剪切流

方腔剪切流是一个虚拟流动实验,有标准CFD数值解,其实验装置如图1.1所示。方腔三边保持固定,上盖板以恒定速度u向右运动,利用盖板和流体的剪应力趋使流体流动,当达到稳定状态时形成回流状态。图1.2和1.3对比了流函数与势函数等值线,从图上可以看出,IDFSPH所得的流函数的形状和分布与CFD的解比较吻合,但势函数在零点周围显示一些数值振荡。图1.4、1.5对比了水平流速u与垂直流速w。整体而言,IDFSPH流速的分布与CFD的结果比较一致,但等值线略显粗糙,这是由于SPH是一个非连续的方法,很难保证相邻粒子间的变化完全光滑。

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图1.1 空腔剪切流实验装置


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(a)                                   (b)                                    (c)

图1.2  流函数等值线图:(a) IDFSPH,(b) ISPH,(c) CFD


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(a)                                   (b)                                    (c)

图1.3  势函数等值线图:(a) IDFSPH,(b) ISPH,(c) CFD


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(a)                                   (b)                                    (c)

图1.4  水平流速等值线图:(a) IDFSPH,(b) ISPH,(c) CFD


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(a)                                   (b)                                    (c)

图1.5  垂直流速等值线图:(a) IDFSPH,(b) ISPH,(c) CFD


案例2: 圆柱体入水

下列动图显示了圆柱体入水运动过程。图2.1显示了柱体下沉中四个阶段的涡量图,可以看出绕过柱体的涡线是对称的,从而也验证计算结果的合理性。

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图2.1  层流状态下,圆柱体下沉的涡线分布

案例3: 溃坝水流运动

溃坝实验常用来验证SPH模型的效率和精度。初始状态下水体由挡板阻拦,挡板外为干区。挡板瞬时提起,水柱溃决,溃坝波遇到右侧边墙后形成反射,与入射波叠加产生涌浪。下图显示了溃坝水流运动过程,以及计算结果与试验结果的对比分析。


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1562151054.png


1.  Yuehao Tang, Qinghui Jiang, Chuangbing Zhou. A Lagrangian-based SPH-DEM model for fluid-solid interaction with free surface flow in two dimensions. Applied Mathematical Modelling, 2018, 62:436-460.


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