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Improved WCSPH-DEM Coupling for Analyzing Fluid-Solid Interactions
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AI
DOI：10.3390/modelling7030096.png)
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摘要
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流体-结构相互作用（FSI）研究在船舶工程、地质灾害和生物力学等领域的应用至关重要。传统的网格基方法（如CFD）在模拟大变形流场和复杂边界条件时常常面临挑战，其中网格畸变会降低模拟精度。基于DualSPHysics5.2框架，本研究利用弱可压缩SPH（WCSPH）在模拟自由表面流和大变形流体方面的优势，以及离散元法（DEM），以准确描述颗粒碰撞和破碎行为。我们提出了一种改进的MSPH-DEM耦合算法，该算法将移动最小二乘（MLS）校正应用于核函数梯度优化。该算法利用基于MLS的梯度校正实现流体表面的平滑化以及流体与颗粒之间的双向耦合。实验验证表明，在溃坝模拟中，该方法降低了压力误差；在溃坝冲击立方体实验中，提高了精度；而在溃坝冲击挡板实验中，标记点的水平位移与Liao等人的实验值高度吻合。该方法有效提高了FSI问题模拟的精度，为地质灾害防治等工程应用提供了更可靠的数值模拟方法。
Keyword:
fluid-structure interaction (FSI)
weakly compressible smoothed particle hydrodynamics (WCSPH)
discrete element method (DEM)
numerical simulation
moving leas squares (MLS)