On zero-order consistency residue and background pressure for the conservative SPH fluid dynamics
Feng Wang and Xiangyu Hu
作为保守平滑粒子流体力学(SPH)方法的主要挑战之一,零序一致性问题,尽管被认为可以通过粒子正则化方案(如运输速度公式)来缓解,显着抑制了长通道中的流量,用于层流和湍流模拟。 在这一发现的基础上,本文不仅彻底分析了这种压力驱动的通道流中的阻尼原因,而且还将这个问题与重力驱动自由表面流中的过度数值耗散联系起来。 两种典型流动情景中非物理数值阻尼的常见根源,即零序梯度一致性残留物,暴露出来。 背景压力对两种情景的残留的不利影响被揭示和讨论。 为了全面了解残留物的行为并减轻其潜在的不利影响,我们同时进行理论分析和数值实验,重点关注关键敏感因素。 为了研究重力驱动自由表面流动中的残留诱导的非物理能量耗散,测试了粘结性常波箱中的水深和输入动态压力。 为了研究压力驱动通道流中的速度损失,我们检查通道长度、分辨率和出口压力的影响。 针对两种典型流引入了最先进的反向内核梯度校正技术,并证明对减少残留效应有效,但我们发现其校正能力从根本上受到限制。 最后,经过测试,FDA喷嘴,一个工程基准,以证明在复杂的几何形状中的残留影响,突出了在具有不可避免的高背景压力下的校正方案的必要性。
As one of the major challenges for the conservative smoothed particle hydrodynamics (SPH) method, the zero-order consistency issue, although thought to be mitigated by the particle regularization scheme, such as the transport velocity formulation, significantly damps the flow in a long channel for both laminar and turbulent simulations. Building on this finding, this paper not only thoroughly analyzes the damping reason in this pressure-driven channel flow, but also relates this problem with the...