摘要：为了增强现有物质点法流固交互中表面细节,同时改进大量固体粒子对其表面重建没有贡献的问题,提出一种高效的流固交互自适应物质点法.首先使用一种接触面离散积分点方法解决物质点法中出现的数值黏性伪影问题,实现流固移动接触面上粒子的自由滑动;然后引入自适应广义插值方法,在流体和固体的不同区域自适应地调整网格分辨率,增强表面细节;最后采用窄带仿射粒子网格方法,通过粒子重采样减少固体内部粒子数量,从而在节省内存空间的同时减少计算量.利用斯坦福开源模型进行多组消融实验,结果表明,与均匀背景网格物质点法相比,所提方法流固交互表面细节更丰富,消融实验场景下整体粒子数减少80%,平均模拟效率提高50%.

摘要：针对现有的光滑粒子流体动力学(SPH)流固交互方法中存在的稳定性以及流体细节表现不佳的问题,提出一种改进的体积映射流固交互方法.首先采用无散度SPH方法对流体进行建模,保证流体的不可压缩性;然后引入体积映射方法处理固体边界,以隐式函数的形式表示边界而无需使用粒子,解决粒子采样的固体表面不平滑的问题;再引入移动最小二乘法对固体边界上的压强进行插值,避免压强镜像带来的误差,提升体积映射方法中压强和压强梯度计算的精确性,提高系统的稳定性;最后引入粒子重采样方法进行流体表面细化,充分表现流体表面区域的不同粒子特征,增强流固交互后的流体细节,提高真实感.在斯坦福大学公开的基本三维模型上的实验结果表明,所提方法能够真实、稳定地表现不可压缩流体与固体的交互现象,处理多个静态或动态固体的复杂场景,并且能够有效地刻画流体细节.

摘要：细长体的运载火箭在大攻角飞行时可能承受较大的气动弯矩作用并会导致结构发生较大的弹性变形,需要开展流固耦合仿真以分析箭体表面压力分布和箭体弹性变形情况及其对结构安全性影响。将高精度的计算流体力学和计算结构力学耦合起来实现了一种静气动弹性分析方法,其中流体计算基于三维粘性Navier-Stokes方程求解,结构计算采用三维有限元静力学分析方法。在使用标准气弹机翼验证的基础上,采用上述方法对火箭超声速大攻角飞行时的箭体变形情况进行了研究,分析了不同壳体厚度对结构弹性变形的影响。结果表明基于上述方法能够开展精细化的静气弹分析,应用到细长体火箭上的分析结果为火箭的载荷与结构总体设计提供依据。

摘要：为了解决流体运动缺乏层次感和流固交互中的不实时、真实感弱的问题,对传统基于拉格朗日的方法进行改进.首先,针对拉格朗日方法流体模拟中粒子运动单一性的问题,引入柏林噪声函数,增强流体运动的层次感;其次,采用对存储需求较小的蛙跳时间积分法,加快流体粒子运动状态的计算速度,从而提高流固交互模拟效率;然后,通过在固体边界施加一层反作用力区域,对进入该区域的流体粒子进行反作用,有效减小流体粒子穿透固体边界的可能性;最后,为了避免流固交互时粒子发生不合理弹性碰撞而影响交互真实性,引入恢复系数控制碰撞后的粒子动能,使交互更真实自然.设计多组流体运动及流固交互对比实验,实验结果表明,本文提出的方法能够真实有效地模拟不同状态的流体,并且能很好地模拟出流固实时交互效果.