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1、第35卷第5期水利水电科技进展2015年9月Vol.35No.5AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResourcesSep.2015DOI:10.3880/j.issn.10067647.2015.05.005光滑粒子水动力学在水利与海洋工程中的应用研究进展12林鹏智,刘摇鑫(1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都摇610065;2.河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京摇210098)摘要:将光滑粒子水动力学(smoothedparticlehydr
2、odynamics,SPH)在水利及海洋工程中的应用分为纯水流模拟、流固耦合模拟、泥沙模拟和水气两相流模拟4大类问题,系统地介绍了SPH在解决这些问题时的技术手段与研究现状,指出了SPH独特的计算方法及其在处理无反射造波、进出流边界、流固界面运动、底床冲刷等问题中面临的困难,阐述了不同类型的SPH模型的优缺点,总结了SPH在过去十几年的发展特点,并提出未来SPH在水动力学领域的发展方向应该集中在开发高精度与高效率的新算法模型、成熟的紊流模型和高效的并行计算模型方面。关键词:光滑粒子水动力学;波浪;流固耦合;泥沙输运
3、;两相流;水利工程;海洋工程中图分类号:TV131.2摇摇摇文献标志码:A摇摇摇文章编号:10067647(2015)05003611Recentadvancesofapplicationofsmoothedparticlehydrodynamicsinhydraulicandoceanengineering//LIN12Pengzhi,LIUXin(1.StateKeyLaboratoryofHydraulicsandMountainRiverEngineering,SichuanUniversity,Cheng
4、du610065China;2.CollegeofHarbour,CoastalandOffshoreEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)Abstract:Inthispaper,theapplicationofsmoothedparticlehydrodynamics(SPH)inhydraulicandoceanengineeringisdividedintofourcategories:waveandcurrentsimulation,fluid鄄s
5、olidcouplingsimulation,sedimenttransportsimulation,andwater鄄airtwo鄄phaseflowsimulation.ThepaperdescribestheresearchstatusandcorrespondingtechnicaltreatmentsofSPHapplication,especiallywithregardtothedifficultiesofnon鄄reflectionwavegeneration,inflowandoutflowbou
6、ndaries,fluid鄄solidinterfacemovement,andbedscour;elaboratesontheadvantagesanddisadvantagesofdifferentSPHmodels;summarizesthedevelopmentcharacteristicsofSPHoverthepastdecade;andproposesthatthefutureworkonSPHapplicationinthehydraulicsfieldfocusondevelopingahigh鄄
7、accuracyandefficientalgorithmmodel,matureturbulencemodel,andparallelcomputingmodel.Keywords:smoothedparticlehydrodynamics;wave;fluid鄄solidcoupling;sedimenttransport;two鄄phaseflow;hydraulicengineering;oceanengineering[2鄄3]1977年被两位学者独立提出开始,其应用范围1摇光滑粒子水动力学简介已经从最初
8、的天体物理学发展到目前的流体动力学近年来,随着计算机硬件技术的不断进步,各种问题。新的数值模拟方法逐渐被科研和工程领域重视并得1.1摇拉格朗日描述的控制方程到了广泛应用,其中光滑粒子水动力学(smoothed在计算流体运动时,SPH通过求解Navier鄄particlehydrodynamics,SPH)是最具代表性的一种。Stokes方程(N鄄S方程)或它
