基于表面力模型的液滴冲击弹性基底SPH模拟

• 作者: 刘建林 李静 董祥伟 黄小平
• 来源期刊: 计算力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: SPH数值算法 自由表面液滴 流固耦合 弹性基底
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 486-495
• 页数: 10页
• 分类号: O39
• 字数: 7573字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7511/jslx20190617002

摘要

采用光滑粒子动力学SPH方法建立液滴冲击弹性基底的流固耦合数值模型,给出描述粘性流体和弹性固体运动的SPH离散方程和数值处理格式,引入人工耗散项来抑制标准SPH方法的数值震荡.为模拟液滴的表面张力效应,通过精确检测边界粒子,采用拉格朗日插值方法计算表面法向量和曲率,结合界面理论中的连续表面力CSF方法,建立了适用于自由表面液滴的表面力模型,方形液滴变形的模拟结果与拉普拉斯理论解吻合较好.随后,采用SPH流固耦合模型模拟1.0mm直径水滴以不同速度(0.2m/s～3.0m/s)冲击两种薄板型基底,分析了基底弹性变形对液滴铺展、收缩以及回弹行为的影响.