El método semiimplícito de partículas en movimiento ( MPS ) es un método computacional para la simulación de flujos superficiales libres incompresibles . Es un método de partículas macroscópico y determinista ( método lagrangiano sin malla ) desarrollado por Koshizuka y Oka (1996).
Método
El método MPS se utiliza para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes en un marco lagrangiano. Se aplica un método de pasos fraccionarios que consiste en dividir cada paso de tiempo en dos pasos de predicción y corrección. El fluido se representa con partículas y el movimiento de cada partícula se calcula en función de las interacciones con las partículas vecinas mediante una función kernel. [1] [2] [3] El método MPS es similar al método SPH ( hidrodinámica de partículas suavizadas ) (Gingold y Monaghan, 1977; Lucy, 1977) en que ambos métodos proporcionan aproximaciones a la forma fuerte de las ecuaciones diferenciales parciales. (PDE) sobre la base de interpolantes integrales. Sin embargo, el método MPS aplica modelos de operadores diferenciales simplificados basados únicamente en un proceso de promedio ponderado local sin tomar el gradiente de una función central. Además, el proceso de solución del método MPS difiere del del método SPH original ya que las soluciones de las PDE se obtienen a través de un proceso de corrección de predicción semiimplícito en lugar del proceso completamente explícito del método SPH original.
Aplicaciones
A lo largo de los últimos años, el método MPS se ha aplicado en una amplia gama de aplicaciones de ingeniería, incluida la ingeniería nuclear (p. ej., Koshizuka et al., 1999; Koshizuka y Oka, 2001; Xie et al., 2005), la ingeniería costera (p. ej., Gotoh et al., 2005). al., 2005; Gotoh y Sakai, 2006), Hidráulica ambiental (por ejemplo, Shakibaeina y Jin, 2009; Nabian y Farhadi, 2016), Ingeniería oceánica (Shibata y Koshizuka, 2007; Sueyoshi et al., 2008; Zuo et al. 2022 ), Ingeniería Estructural (por ejemplo, Chikazawa et al., 2001), Ingeniería Mecánica (por ejemplo, Heo et al., 2002; Sun et al., 2009), Bioingeniería (por ejemplo, Tsubota et al., 2006) e Ingeniería Química (por ejemplo, Sun et al., 2009). al., 2009; Xu y Jin, 2018).
Mejoras
Se han propuesto versiones mejoradas del método MPS para mejorar la estabilidad numérica (p. ej., Koshizuka et al., 1998; Zhang et al., 2005; Ataie-Ashtiani y Farhadi, 2006; Shakibaeina y Jin, 2009; Jandaghian y Shakibaeinia, 2020). conservación del momento (p. ej., MPS hamiltoniano de Suzuki et al., 2007; MPS corregido de Khayyer y Gotoh, 2008; MPS mejorado de Jandaghian y Shakibaeinia, 2020), conservación de energía mecánica (p. ej., MPS hamiltoniano de Suzuki et al., 2007), presión cálculo (p. ej., Khayyer y Gotoh, 2009, Kondo y Koshizuka, 2010, Khayyer y Gotoh, 2010, Xu y Jin, 2019) y para simulación de flujos multifásicos y granulares (Nabian y Farhadi 2016; Xu y Jin, 2021; Xu y Li, 2022).
Referencias
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- Específico
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enlaces externos
- Laboratorio del Profesor Seiichi Koshizuka en la Universidad de Tokio, Japón
- Laboratorio del profesor Hitoshi Gotoh en la Universidad de Kyoto, Japón
- MPS-RYUJIN de Fuji Technical Research