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Método semi-implícito de partículas en movimiento

El método semiimplícito de partículas móviles ( MPS ) es un método computacional para la simulación de flujos de superficie libre incompresibles . Es un método de partículas macroscópicas y determinista ( método de malla libre de Lagrangian ) 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 por medio de 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 (EDP) 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 kernel. Además, el proceso de solución del método MPS difiere del del método SPH original ya que las soluciones de las EDP se obtienen a través de un proceso de predicción-corrección semiimplícito en lugar del totalmente 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 (p. ej., Chikazawa et al., 2001), Ingeniería Mecánica (p. ej., Heo et al., 2002; Sun et al., 2009), Bioingeniería (p. ej., Tsubota et al., 2006) e Ingeniería Química (p. ej., Sun et al., 2009). Alabama., 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; Cheng et al. 2021), conservación del impulso (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), cálculo de presión (p. ej., Khayyer y Gotoh, 2009, Kondo y Koshizuka, 2010, Khayyer y Gotoh, 2010, Xu y Jin, 2019) y para simulación de multifase y flujos granulares (Nabian y Farhadi 2016; Xu y Jin, 2021; Xu y Li, 2022).

Referencias

Específico
  1. ^ Nabian, Mohammad Amin; Farhadi, Leila (2017). "Método de partículas multifásicas sin malla para simular flujos granulares y transporte de sedimentos". Journal of Hydraulic Engineering . 143 (4): 04016102. doi :10.1061/(asce)hy.1943-7900.0001275.
  2. ^ Nabian, Mohammad Amin; Farhadi, Leila (3 de agosto de 2014). "Simulación numérica de ondas solitarias utilizando el método totalmente lagrangiano de partículas en movimiento semiimplícito". Volumen 1D, Simposios: Fenómenos de transporte en mezcla; Flujos turbulentos; Mecánica de fluidos urbanos; Comportamiento fluidodinámico de partículas complejas; Análisis de procesos elementales en flujos multifásicos dispersos; Flujo multifásico con transferencia de calor/masa en tecnología de procesos; Mecánica de fluidos de emisiones de aeronaves y cohetes y sus impactos ambientales; Computación CFD de alto rendimiento; Rendimiento de sistemas de flujo multifásico; Energía eólica; Cuantificación de incertidumbre en mediciones y simulaciones de flujo . pp. V01DT30A006. doi :10.1115/FEDSM2014-22237. ISBN 978-0-7918-4624-7.
  3. ^ Nabian, Mohammad Amin; Farhadi, Leila (14 de noviembre de 2014). "Método semiimplícito de partículas móviles estables para modelar ondas generadas por deslizamientos submarinos". Volumen 7: Sistemas y tecnologías de ingeniería de fluidos . pp. V007T09A019. doi :10.1115/IMECE2014-40419. ISBN 978-0-7918-4954-5.

Enlaces externos