基于移动粒子法的快堆自由表面流体对容器顶盖冲击现象的数值模拟

颗粒流体动力学的模拟和预测方法颗粒流体动力学（DPM）是一种利用数值模拟方法研究颗粒物和流体相互作用的技术，也是一种颗粒物在流体中行为的模拟和预测的方法。

近年来，随着计算机技术的飞速发展，颗粒流体动力学在许多工业应用领域得到了广泛的应用，如化工、制药、食品加工，以及碳排放减排等。

本文将介绍颗粒流体动力学的模拟和预测方法。

一、颗粒流体动力学的定义颗粒流体动力学是一种涉及颗粒流体的微观、宏观物质力学方面的新兴科学。

它通过离散元数值计算与连续流体动力学方程的求解来实现颗粒物质运动状态的模拟和预测。

二、颗粒流体动力学的基本原理颗粒流体动力学的基本假设是颗粒粒子之间的距离比颗粒直径要远，因此可以认为在微观尺度下，颗粒粒子之间不存在压缩性。

采用离散元数值计算与连续流体动力学方程的求解法，通过计算颗粒粒子间的相互作用力，来模拟颗粒流体力学现象。

三、颗粒流体动力学的模拟方法颗粒流体动力学的模拟方法可以分为两种类型，一种是使用拉格朗日方法，即由颗粒粒子来表示颗粒流体的运动状态；另一种是使用欧拉方法，即通过流体体积元来表示颗粒流体的运动状态。

四、颗粒流体动力学的预测方法颗粒流体动力学的预测方法主要包括了颗粒物质的输送预测和颗粒物质的沉积预测两种。

颗粒物质的输送预测能够帮助工程技术人员确定颗粒物的最终运动路径，从而保证颗粒物质在生产过程中稳定运行。

颗粒物质的沉积预测则主要用于预测颗粒物质在资产的运动过程中产生的磨损和破坏。

五、颗粒流体动力学的应用颗粒流体动力学的应用领域非常广泛。

在制造业领域，颗粒流体动力学技术被广泛用于分散、混合和包覆颗粒物质。

在食品加工业领域，颗粒流体动力学技术被用于设计和优化离子交换器和膜过滤器。

在石油和化学工程领域，颗粒流体动力学技术被用于优化生产过程，从而增加产量和效益。

最近，颗粒流体动力学技术也用于减缓碳释放和在减排过程中提高燃料利用率。

六、颗粒流体动力学的未来发展颗粒流体动力学将成为未来的研究热点之一，其深入研究将有助于人类更好地利用颗粒物质，进一步推进工业和技术进步。

工程流体力学中的悬浮颗粒物运动模拟研究悬浮颗粒物在工程流体中的运动模拟研究是工程流体力学领域的重要课题之一。

随着计算机技术的发展和数值模拟方法的成熟，研究人员可以通过数值模拟来了解悬浮颗粒物在工程流体力学中的行为，从而为实际工程应用提供理论依据和技术支持。

悬浮颗粒物的运动模拟可以通过流体力学和颗粒力学相结合的方法来实现。

这种方法通常称为欧拉－拉格朗日法，即将流体作为连续介质来描述，并用Navier-Stokes方程组来模拟流体流动；同时，将颗粒物作为离散物体，并通过牛顿第二定律来描述其受力和运动。

通过求解Navier-Stokes方程组和颗粒物运动方程，可以计算出悬浮颗粒物在工程流体中的运动轨迹、速度、压力等参数。

在进行悬浮颗粒物运动模拟研究时，需要考虑一系列因素，如颗粒物的物理性质、流体的流动性质、颗粒物之间的相互作用等。

首先，颗粒物的物理性质包括颗粒粒径、密度、形状等，这些参数对颗粒物运动的速度和轨迹都有重要影响；其次，流体的流动性质包括流速、粘性、密度等，这些参数决定了颗粒物在流体中的受力情况；最后，颗粒物之间的相互作用则影响颗粒物的聚集和分散行为，直接影响到颗粒物的整体运动。

悬浮颗粒物运动模拟研究在多个工程领域具有广泛应用。

在环境工程领域，可以通过模拟颗粒物在气流中的运动来研究大气扩散和颗粒物污染物的输送；在石油工程领域，可以模拟颗粒物在油井中的运动来研究油气产能和油井堵塞等问题；在化工工程领域，可以模拟颗粒物在流体中的运动来研究颗粒物的分离和混合等过程。

当前，研究人员在悬浮颗粒物运动模拟方面面临一些挑战和难题。

首先，悬浮颗粒物的运动是一个多尺度和多物理过程耦合的问题，需要建立合适的数值模型和求解方法；其次，悬浮颗粒物的运动受到流动的影响，需要考虑颗粒物与流体之间的相互作用；最后，大规模悬浮颗粒物运动模拟需要高性能计算资源的支持，需要开发高效的并行计算算法。

为了解决这些问题，研究人员采用了各种方法和技术。

粒子法中自由表面粒子识别朱跃;姜胜耀;杨星团;段日强【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2018(035)004【摘要】针对移动粒子半隐式法MPS(Moving Particle Semi-implicit Method)基于粒子数密度来判断自由表面会出现将内部粒子误判为自由表面粒子的问题,提出了一种结合几何法和体积法的自由表面粒子判定方法.通过对溃坝问题进行数值模拟,结果表明,全新的自由表面粒子判定方法对流体平稳运动以及剧烈运动两种工况,都能准确地判断出自由表面粒子,解决了基于粒子数密度判断方法因粒子分布稀疏产生误判的问题.这种全新的自由表面粒子判定方法对今后采用MPS方法计算两相流问题时,两种介质在界面处的传热传质计算有重要意义.【总页数】7页(P500-506)【作者】朱跃;姜胜耀;杨星团;段日强【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院,先进核能技术协同创新中心,教育部先进反应堆工程与安全重点实验室,北京 100084;清华大学核能与新能源技术研究院,先进核能技术协同创新中心,教育部先进反应堆工程与安全重点实验室,北京100084;清华大学核能与新能源技术研究院,先进核能技术协同创新中心,教育部先进反应堆工程与安全重点实验室,北京 100084;清华大学核能与新能源技术研究院,先进核能技术协同创新中心,教育部先进反应堆工程与安全重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】O35【相关文献】1.基于Fe3O4@PAA-RB荧光纳米粒子荧光增强法检测环境水样中阴离子表面活性剂 [J], 饶通德2.基于功能化银纳米粒子的表面增强拉曼法检测水体中As3+ [J], 齐建平;齐楠;尤慧艳3.基于移动粒子法的快堆自由表面流体对容器顶盖冲击现象的数值模拟 [J], 卫媛媛;陆道纲4.溃坝自由表面流动的移动粒子半隐式法模拟 [J], 刘永涛;朱仁庆5.一种适用于移动粒子半隐式法的自由表面识别方法 [J], 潘徐杰;张怀新;孙学尧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

计算流体动力学中的数值模拟方法及其应用实例计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一种利用数字计算方法进行流体力学运动模拟的科学方法。

近年来，随着计算机技术的不断提升，CFD得到了广泛的应用，已经成为了各个领域研究的一个重要工具。

本文将围绕着计算流体动力学的数值模拟方法及其应用实例进行探讨。

一、数值模拟方法数值模拟方法是计算流体动力学研究的基础。

在流体运动的数值模拟中，一般采用对流方程、连续方程、能量方程和状态方程等模型进行描述。

常用的数值解法有有限差分法、有限元法、边界元法、网格法、拉格朗日法和欧拉法等。

其中，欧拉法是一种传统的流体动力学数值模拟方法，主要用于计算不可压缩流动，采用的是守恒方程组。

与之相比，拉格朗日法则是以控制流体粒子运动轨迹的方式模拟流体动力学的方法，该方法在涡动、气泡运动和多相流等问题中具有很强的应用性。

此外，有限元法在流场解析锁定中应用较为广泛。

边界元法主要用于边界层解析，其计算量相对较少。

二、应用实例在实际工程应用中，CFD可以应用于电子、航空、汽车、船舶、机械、化工等众多领域。

下面举例说明CFD技术在研究中的应用情况：1. 天然气流动研究在天然气储运过程中，流动管道中内部发生的阻力、压降、弯曲等影响了流体流动的宏观特性，通过CFD的仿真分析，可以对管道内部流体运动状态进行精细分析，从而优化油气输送流程，减少输送成本。

2. 垃圾焚烧研究CFD可以应用于垃圾的焚烧研究，模拟焚烧过程中温度、氧气浓度等流体参数的变化，进而对SOX、NOX等劣质气体进行排放控制。

不仅可以保证环境友好生产，还能提高垃圾焚烧的能量利用效率。

3. 污水处理研究CFD可以模拟仿真污水处理系统设计，支持污水的流动、混合、投加药剂等处理过程的模拟和优化研究，有效提高了污水处理系统的处理效果，降低了生产成本。

4. 尾流流场研究CFD技术可以应用于船舶尾流流场分析，预测尾流的产生和传递，使得船舶尾流对下游船只的影响得到了有效的控制。

基于欧拉方法的机翼表面水滴撞击特性数值模拟刘鑫;邢玉明;杜佶【摘要】Eulerian method is employed to analyze the droplets impingement characteristics of NA-CA0012 at different speeds and in different meteorological conditions.The commercial software Fluent is used to calculate the air flow field,and UDS is applied to work out the water droplets phase control equation.The results show that local water droplets collect coefficient and water droplets collision increase as the flight speed and average droplet volume diameter increase and that liquid water content has little influence on the droplet impingement property.%基于欧拉方法分析了不同飞行速度和不同气象条件下 NACA0012机翼水滴撞击的特性，使用 Fluent 商用软件计算空气流场，并通过 UDS 模块求解水滴相控制方程。

从计算结果分析得出：局部水滴收集系数及水滴撞击范围随飞行速度和平均水滴容积直径的增加而明显增加；液态水含量对水滴撞击特性影响不大。

【期刊名称】《唐山学院学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P18-21)【关键词】机翼表面;水滴撞击特性;流场计算;欧拉方法【作者】刘鑫;邢玉明;杜佶【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191【正文语种】中文【中图分类】O353.4飞机结冰是指飞机在飞行时其外表面上水分积聚冻结成冰的现象。

化学反应模拟中的计算流体力学方法指南引言：在化学工程领域，模拟化学反应过程对于优化反应条件、提高反应效率具有重要意义。

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）方法以其快速、准确、经济的特点在化学反应模拟中被广泛应用。

本文旨在为化学工程师提供一份关于化学反应模拟中计算流体力学方法的指南，帮助他们选择适合的CFD方法，从而实现准确且有效的反应模拟。

一、计算流体力学方法概述：计算流体力学是一种数值模拟方法，用于描述在给定的边界条件下流体运动的物理现象。

它基于质量、动量和能量守恒定律以及流体的连续性、动量和能量守恒方程，通过数值解这些方程来模拟流体的行为。

在化学反应模拟中，计算流体力学方法可以用于描述流体的混合、传热和质量转移等过程。

二、化学反应模拟中常用的计算流体力学方法：1. Euler法：Euler法是最基本的CFD方法之一，它假设流体是连续和不可压缩的，适用于密度相对稳定的情况。

Euler法通过离散化流体域，将流体领域划分为有限体积，计算流体在每个体积元内的平均参数。

然后通过求解守恒方程来模拟流体的运动和行为。

2. Navier-Stokes方程：Navier-Stokes方程是CFD中最基本的方程之一，描述了流体的宏观行为。

基于Navier-Stokes方程的CFD方法可以模拟各种流体现象，如流动、湍流、传热等。

对于化学反应模拟，考虑到反应过程中产生的温度、压力、速度等因素，基于Navier-Stokes方程的CFD方法能够提供更准确的结果。

3. 湍流模拟：湍流是许多化学反应过程中不可避免的现象，因此模拟湍流对于准确描述反应过程至关重要。

常见的湍流模拟方法包括雷诺平均Navier-Stokes方程（Reynolds-Averaged Navier-Stokes，简称RANS）和大涡模拟（Large Eddy Simulation，简称LES）。

RANS 方法适用于平均湍流场，而LES方法则可以模拟湍流尺度小于网格尺度的流体湍流。

基于COMSOL 流体携带的污染物颗粒数值模拟 陈嘉翔发布时间：2023-06-19T10:20:44.279Z 来源：《中国建设信息化 》2023年7期 作者： 陈嘉翔[导读] 随着石油能源的发展，对于抑制管道冲蚀的要求也越来越高。

为研究输送石油和天然气这样的流体管道的冲蚀现象，本文主要针对90°管道弯头的冲蚀磨损率进行计算，基于COMSOL 有限元模型，在不同流动参数的条件下，对弯管模型进行分析研究，得出固体颗粒在管道中的冲蚀轨迹和弯管冲蚀失效的规律。

国家管网集团工程技术创新有限公司华东设计院 江苏徐州 221008摘要：随着石油能源的发展，对于抑制管道冲蚀的要求也越来越高。

为研究输送石油和天然气这样的流体管道的冲蚀现象，本文主要针对90°管道弯头的冲蚀磨损率进行计算，基于COMSOL 有限元模型，在不同流动参数的条件下，对弯管模型进行分析研究，得出固体颗粒在管道中的冲蚀轨迹和弯管冲蚀失效的规律。

关键词：弯管冲蚀；颗粒轨迹；数值模拟1引言在原油和天然气的输送过程中通常携带一定量的固体颗粒，对弯头造成严重的冲蚀破坏，导致输油管道变薄，从而引发工艺系统的失效0。

其次，对输送管道内的耐腐蚀层会造成一定程度的损耗。

管道表面的化学缓蚀剂也会受到冲蚀的作用，使管壁中更易受腐蚀的材料暴露在外。

鉴于实际物理冲蚀试验的诸多不便，采用高效合理的数值计算模拟方法得到固体颗粒对管道的冲蚀影响具有重要的现实意义。

2 构建模型在COMSOL Multiphysics 5.4软件中进行弯管模型的建立。

对于几何模型，本文采用两个长度为1m ，直径为0.2m 的圆柱形直管段，一个曲率半径为0.6m 的九十度弯管。

弯管将两个直管段连接起来。

管道内部设置水为输送流体，伴随的污染物颗粒，其大小为1.7×10-4m 。

在管道中，水作为连续相充斥整个管道，污染物颗粒作为分散相均匀的分布在液相水中。

在这里，将所输送的水看做不可压缩流体，污染物颗粒看做均匀的固体颗粒进行模拟处理。

应用光滑粒子流体动力学方法仿真引信撞击雨滴过程刘鹏;王雨时;闻泉;张志彪【摘要】针对引信防雨机构优化设计需要清晰了解高速撞击雨滴过程的问题，应用光滑粒子流体动力学方法，建立了其与有限元方法耦合数值模型，仿真了弹头引信高速撞击球形雨滴过程。

仿真结果与已有试验结果和理论较为吻合，说明该数值分析方法可行、准确。

以美国M594引信头部外凸刚性剪切式防雨触发机构为例，仿真了引信高速撞击雨滴过程并得到了相应的机构动态特性。

%Aiming at the problem of low trajectory parameters of supersonic projectile for fuze and ammunition test solution was complicated,rational empirical formulas for air resistance law of projectile at supersonic section was uesed to solve mass center motion equations of low trajectory.A analytic function of speed and time of low trajectory for supersonic projectile was present.The analytic function was simple to be programmed and conven-ient touse.Exam results showed that the approximate analytic expression of low trajectory for supersonic pro-jectile had higher accuracy.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】6页(P18-23)【关键词】弹头触发引信;光滑粒子流体动力学;动态特性;防雨机构;固液碰撞;雨滴【作者】刘鹏;王雨时;闻泉;张志彪【作者单位】南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TJ430.1为了确保引信全天候作战性能，研制时需考核防雨性能[1-2]。

水流结构相互作用的粒子法数值仿真
张华;邵颂东
【期刊名称】《水利水电技术》
【年(卷),期】2006(037)009
【摘要】提出了光滑质点水动力学法,对具有自由面的水流(体)与建筑物相互作用问题进行了数值仿真.应用该法求解了拉格朗日形式的纳维埃-斯托克斯方程,并对方程中的梯度、散度与拉普拉斯等项进行了相应的处理.光滑质点水动力学法具有计算格式简单、易于跟踪自由面和计算大变形问题等优势.最后,给出了水流(体)与建筑物相互作用的两个计算实例,结果表明,计算结果与其他方法给出的数据符合良好.【总页数】4页(P44-47)
【作者】张华;邵颂东
【作者单位】华北电力大学,水利水电工程系暨电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京,102206;华北电力大学,水利水电工程系暨电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京,102206
【正文语种】中文
【中图分类】TV13
【相关文献】
1.波流相互作用下沿垂向的水流结构及其实验验证 [J], 孙红;韩光;陶建华
2.粒子在溶液中吸附聚电解质行为及粒子间的相互作用(Ⅰ)模型建立 [J], 季君晖
3.粒子在溶液中吸附聚电解质行为及rn粒子间的相互作用(Ⅱ)rn数值分析和结果
讨论 [J], 季君晖
4.荧光光谱法研究金纳米粒子和槲皮素及牛血红蛋白的相互作用 [J], 陈代武;谢青季;苏育华;姚守拙
5.光谱法研究Fe^(3+)/Fe^(2+)离子对CS-Fe_3O_4@ZnS:Mn/ZnS磁性荧光复合纳米粒子与牛血清白蛋白相互作用的影响（英文） [J], 彭茂民;夏虹;刘丽
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基于光滑粒子流体动力学的波浪中航行体入水数值模拟
管祥善;孙鹏楠;李江昊;孙龙泉
【期刊名称】《空气动力学学报》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】航行体在波浪条件下高速入水的运动响应和载荷特性是其研发设计过程中需要重点考虑的问题,为了对该问题进行精准预测,采用无网格光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,提出了一种新型周期性波浪边界技术,利用四元数法计算物体六自由度运动,建立了波浪条件下入水模拟的数值水池。

通过对静水中方块体垂直落水和航行体倾斜入水运动轨迹和冲击载荷的模拟,对比于实验参考结果,验证了数值模型的计算精度。

随后,在SPH数值波浪水池中对航行体在不同波浪相位角下的高速入水过程开展研究,结果表明航行体弹道稳定性受到波浪相位角影响显著,0°相位角入水时弹道最为稳定。

该新型SPH数值水池能够实现航行体波浪中入水过程的精确预报。

【总页数】12页(P85-95)
【作者】管祥善;孙鹏楠;李江昊;孙龙泉
【作者单位】中山大学海洋工程与技术学院;中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室;哈尔滨工程大学船舶工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】O359
【相关文献】
1.波浪对透空式结构物冲击作用的光滑粒子流体动力学数值模拟
2.基于修正光滑粒子流体动力学算法的低能量耗散数值波浪水池开发
3.物体入水的轴对称光滑粒子流体动力学数值模拟研究
4.基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的环模制粒成型数值模拟方法研究
5.基于光滑粒子流体动力学的旋耕切土数值模拟
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基于FLIP概率抛物型方程水波动力学数值模拟基于FLIP概率抛物型方程水波动力学数值模拟的研究引言：自然界中的水波动力学是一个复杂而有趣的研究领域。

了解水波的行为和模拟其运动对于海洋工程、河流管理、防洪措施等方面具有重要的意义。

在这篇文章中，将探讨一种基于FLIP概率抛物型方程的数值模拟方法，用于研究水波动力学。

一、概念和背景水波动力学是研究水体表面波动及其传播、破碎和消散的科学分支。

其中，数值模拟是一种常用的研究方法，可以通过计算机模拟水波在特定条件下的运动过程。

在数值模拟中，FLIP（Fluid Implicit Particles ）方法是一种常用的计算流体力学方法，可以有效地模拟流体的运动。

二、FLIP方法简介FLIP方法是一种用于计算流体力学问题的模拟方法。

它结合了粒子方法和网格方法的优点，可以模拟物质在流体中的移动，并考虑粒子之间的相互作用。

在FLIP方法中，流体被划分为许多小颗粒，每个颗粒代表一小部分流体。

通过模拟颗粒的移动和相互作用，可以得到流体的运动状态。

三、FLIP方法在水波动力学中的应用在水波动力学中，FLIP方法可以用于模拟水波的传播、破碎和消散过程。

通过将水波分解为许多小颗粒，并模拟其运动和相互作用，可以得到水波的运动轨迹和能量分布情况。

这对于研究海洋工程、河流管理等方面具有重要的意义。

通过调整模拟参数，可以模拟不同条件下的水波行为，为实际工程提供参考。

四、数值模拟结果及讨论通过FLIP方法进行水波动力学数值模拟，可以得到水波在不同条件下的运动轨迹和能量分布情况。

在模拟过程中，考虑到潮汐、风力等外界因素对水波的影响，并采用相应的边界条件。

通过模拟结果，可以评估不同工程方案的可行性，如海岸防护工程、波浪能利用等。

五、数值模拟的优势和不足FLIP方法在水波动力学数值模拟中具有一些优势，如可以模拟复杂的水波行为，考虑粒子之间的相互作用等。

然而，FLIP方法也存在一些不足之处，如计算复杂度高、消耗较多的计算资源等。

1镶图2.1粒子之间的相互作用范围F i g Z .l T h e i n te ra eti o n ra n g e b e t w e e n P a r t i e l e s在D P D 系统中，每颗粒子在一定范围内和周围粒子发生相互作用(如图2.1所示)，它们之间的相互作用力(即公式2.1中的厂)由保守力、耗散力和随机力三部分组成，表达式为:厂·艺岭十刁十丫)(2 .2)其中歼为保守力(eons er va t i ve f o r ee)·衅表示耗散力(di s s i pa t i vef o r ee)、叮表示随机力(ra n do m foree )，其中角标扩表示粒子i与粒子j 之间的两两相互作用。

式中的求和符号表示对一定的截断半径rc内所有的不包括粒子i 的其他粒子进行求和(粒子之间的距离几>r.，则粒子之间的相互作用为零)o 截断半径被定义为无量纲单位长度，即r.=保守力耳是一种软排斥力，作用在两粒子质心连线方向上，表达式为:1一鱼rc r，份<rc (2 .3)，份之rc/了.|l |‘、、︺刀︸an U 了|.之1、F面面函一1.面一-.面一面面..函面..‘面..亩面面面面‘‘.面‘‘百面面‘面面面面面一面一面~面声‘面丽‘‘可声‘面亩‘一‘~‘面面一个或数种原子或原子团，这些原子或原子团按照一定的方式排列，首先是排列成很多重复结构的小单元，称之为结构单元，再通过化学链连成一个高分子。

如果高分子的分子链呈不规则的线状(或者团状)，高分子是一根根分子链组成的，就称为线型聚合物;如图所示。

这类聚合物分子间没有化学键结合，分子长链蜷曲成团，或者伸展成直线，这取决于分子本身的柔顺性及外部条件。

在受热或受力情况下分子间相互移动(流动)，因此这类聚合物可以在适当溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型，且这种特性在聚合物成型前后都存在，因此可以反复成型，习惯上也称这种材料为热塑性塑料。

0引言高速压制（high velocity compaction ，HVC ）［1⁃3］技术是一种新型的粉末成形技术。

高速压制技术［4］通过液压驱动的重锤产生高频的冲击波，在0.02s 内将压制能量从压机传递到粉末压坯，从而实现致密化。

因此，金属粉末在冲击加载条件下的动态响应是该技术的主要难点及热点。

离散单元法（discrete element method ，DEM ）最先用于分析研究岩土力学的相关问题，目前已广泛应用于不同领域［5⁃7］。

近年来，随着三维离散元仿真技术的发展，许多领域的学者对三维离散元的应用进行了尝试，并取得显著成果。

在粉末冶金领域，MARTIN 等［8⁃9］利用离散元原理模拟了冷等静压和闭模压制条件下，粉末颗粒的重排和不同颗粒硬度复合材料的压实过程。

SADD 等［10］应用离散元理论对颗粒物质中应力波的传播进行了分析。

郑洲顺等［11⁃13］根据离散元原理对粉末的高速压制过程进行了一系列模拟，并取得很多成果。

胡仙平等［14］利用PFC2D 软件，对碰撞过程中颗粒间的触力传递及颗粒排列过程进行了研究，发现在压制过程中颗粒会在自身位置的微小区域内振动并转动。

目前，基于离散元原理对粉末冲击压制过程的模拟多限于二维平面模型，而实际情况下，颗粒的配位要比二维接触中复杂得多。

本文基于离散元原理，尝试利用PFC3D 软件对粉末单次冲击加载过程进行三维模拟，对模拟结果与实验所测透射波波形进行对比，并利用模型模拟金属粉末的单次加载过程，对颗粒的运动情况进行了动态分析。

基于离散单元法的铝粉冲击加载过程三维数值模拟罗晓龙刘军田始军林立周纯宁波大学机械工程与力学学院，宁波，315211摘要：基于离散单元法原理，应用三维离散元软件PFC3D 对金属粉末的冲击加载过程进行了模拟，利用分离式霍普金森压杆实验验证了模拟结果。

对压制过程中颗粒的运动情况进行了初步研究分析，发现颗粒的速度分布形状为不规则弧形，并存在分布梯度。

冷喷涂中粒子与基体的高速冲击过程殷硕;王晓放;李岳【摘要】利用非线性动力分析软件LS-DYNA,对冷喷涂中铜粒子与铜基体的碰撞过程进行了3维数值分析.研究沉积粒子与被喷涂基体的变形行为以及影响数值模拟结果的关键因素.数值模拟结果表明:通过3维模型获得的铜粒子与铜基体在碰撞结束后的沉积形貌与实验观察吻合很好,比采用2维模型获得的模拟结果更精确.另外,3维模型的网格尺寸对喷涂粒子的临界速度和粒子的变形行为也有很大影响,随着网格尺寸的减小,粒子的临界速度及扁平率逐渐减小,压缩率逐渐增大,利用插补法获得的网格尺寸为0时的铜粒子临界速度、扁平率及压缩率与实验结果吻合很好.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2010(030)005【总页数】5页(P546-550)【关键词】固体力学;碰撞行为;3维模型;冷喷涂;网格尺寸【作者】殷硕;王晓放;李岳【作者单位】大连理工大学能源与动力工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学能源与动力工程学院,辽宁,大连,116024;大连理工大学能源与动力工程学院,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】O346;TGL74;TQ631 引言冷喷涂技术［1］由于在工业生产中的实用性，得到了广泛关注。

D.L.Gilmore等［2］利用实验方法获得了铜粒子撞击铜基体的临界速度；T.H.van Steenkiste等［3］通过实验获得了铝涂层，并对涂层进行了系统的分析；C.J.Li等［4］通过实验获得了钛涂层，并对涂层特性进行了深入研究。

虽然通过实验方法可以对临界速度及涂层性能进行准确的判断，但由于高速碰撞的瞬时特点，对喷涂粒子的变形过程却不能直接进行实验观察。

而数值模拟则为研究粒子的变形过程提供一种有效的途径，通过数值模拟所获得的沉积粒子的形貌与实验获得的实际粒子形貌可以很好地吻合［5－9］。

因此，数值模拟已经成为对冷喷涂粒子沉积过程分析研究的主要手段。

但是，已公开发表的采用数值模拟方法研究冷喷涂粒子变形行为的文章中，多数采用的是轴对称的2维模型，对粒子与基体冲击过程的3维模拟则报道较少。

顶盖驱动流谱方法
顶盖驱动流谱方法（Top Hat driven flow spectroscopy method）是一种常用于表征复杂流体动力学行为的流体力学方法。

顶盖驱动流谱方法通过在流体上方施加一个顶盖运动，并通过监测流体中的扩散和剪切变形来评估流体的流动性质。

顶盖驱动流谱方法的基本原理是利用顶盖的运动来引起流体的流动。

通过在流体上方施加一个顶盖的运动，可以在流体中引入额外的扩散和剪切变形。

顶盖的运动可以通过不同的方式实现，如旋转、振荡或往复移动。

同时，在顶盖运动的影响下，流体中的粒子或标记物会发生位移和旋转，这些运动可以通过光学、电学或其他检测方法进行监测和分析。

顶盖驱动流谱方法可以用于研究不同流体性质的变化，如黏度、流变特性和颗粒浓度等。

通过测量扩散和剪切变形的程度，可以得到关于流体动力学行为的定量信息。

这种方法在生命科学领域的应用也很广泛，可以用于研究细胞运动、颗粒流和微流体中的流动等。

与传统的流体力学方法相比，顶盖驱动流谱方法具有一些优势。

首先，它可以对复杂、非牛顿流体的性质进行研究，而传统方法往往只适用于牛顿流体。

其次，顶盖驱动流谱方法可以用于研究微观尺度下的流体行为，可以探索纳米和微米尺度上的流动现象。

此外，这种方法还可以与其他技术相结合，如荧光标记、微流控等，进一步拓展其应用范围。

总之，顶盖驱动流谱方法是一种有效的流体力学方法，可以用
于研究复杂流体的动力学行为。

其原理简单，应用范围广泛，有望在生物医学和纳米技术等领域发挥重要作用。

爆破漏斗形成过程的SPH-FEM数值模拟雷涛;许浩明;蒋复量;叶海旺【摘要】爆破漏斗形成过程分析对研究岩石动力破坏特性具有重要意义.基于光滑粒子流体动力学(SPH)理论,使用LS-DYNA软件,建立了爆破漏斗数值模型,模拟了爆破漏斗的形成过程.结果显示:爆破漏斗的形成经历了地表隆起、裂隙扩展和岩块抛掷3个过程;靠近自由面的岩体中有明显的斜向45°径向裂隙产生,表明此时爆破漏斗的形成主要受拉伸破坏控制;起爆瞬间,炸药周边岩体的运动速度较为均匀,随着爆炸的进行,沿竖直方向抛掷的岩块占据主导地位,在45°径向裂隙中的岩块速度最大,且炸药埋深在65 cm时爆破漏斗体积最大.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】6页(P17-22)【关键词】爆破漏斗;SPH;FEM;裂隙;数值模拟【作者】雷涛;许浩明;蒋复量;叶海旺【作者单位】武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;矿物资源加工与环境湖北省重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽马鞍山243000;武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;矿物资源加工与环境湖北省重点实验室,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TD235目前，对爆破漏斗的研究主要从理论分析、现场试验和数值模拟等3个方面开展。

在理论研究方面，宗琦[1]、starfield[2]和卢文波[3-4]等人对球状药包的爆炸效应、爆炸应力波作用以及爆破漏斗形成过程中岩土的动力响应规律与破坏特性开展了研究。

现场试验中，一般通过在小规模的爆破漏斗实验确定炸药单耗、岩体可爆性以及岩体的动力破坏特性，然后对实际爆破工程进行详细的爆破设计[5-7]。

数值模拟中周旺潇[8]，罗毓等[9]，王鹏等[10]用数值模拟软件对爆破漏斗进行了数值模拟，对爆破漏斗的形成规律及形成过程有了进一步的分析，得出了一些非常重要的结论。

弱可压缩移动粒子半隐式方法对溃坝溢流问题的数值模拟王昊;蒋勤;张长宽【摘要】无网格粒子法(拉格朗日法)是计算流体力学领域最新一代的计算方法.由于不需要生成网格,无网格粒子法能够模拟任意形状的界面及其变形和碎裂,尤其适用于计算如溃坝溢流及波浪破碎等具有复杂自由表面运动的流体力学问题.其中,光滑粒子流体动力学方法(SPH)和移动粒子半隐式法(MPS)是无网格计算方法的典型代表.采用基于MPS法的修正弱可压缩移动粒子半隐式法(weakly compressible corrected moving particle semi-implicit method)构建了用于求解自由表面流问题的数值计算模型,并用于模拟干床面与湿床面上的溃坝溢流问题.计算结果与实验结果的对比分析表明,采用基于WC-CMPS无网格法建立的数值计算模型对干、湿床面上溃坝溢流的溢流形态、水柱高度以及波前速度等均给出了良好的计算结果.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)011【总页数】7页(P65-71)【关键词】无网格粒子法;弱可压缩移动粒子半隐式方法(WC-CMPS);溃坝溢流;自由表面流;数值计算模型【作者】王昊;蒋勤;张长宽【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV122.4波浪从深海向近海传播过程中的变形，遇到建筑物后发生的破碎、爬坡和越浪，与海岸的泥沙运动和海床演变，以及海洋建筑物的稳定性和安全性等密切相关。

探索波浪破碎等强非线性大变形自由表面流问题的求解方法是海岸与近海工程的一个重要课题。

溃坝溢流是典型的非线性大变形自由表面流问题，通常发生在河流、海岸等地区并导致严重的损失。

溃坝溢流问题一直是水利工程中备受关注的研究课题，目前已有大量的理论分析，模型试验以及数值模拟方面的研究成果。