水動力學數值模擬MPS方法的改進及應用.pdf

1、闡述了目前水動力學研究中數值模擬方法的內容，按照拉格朗日觀點和歐拉觀點將數值方法劃分為網格方法和無網格方法，選取各自具有代表性的數值方法進行介紹。其中MPS(moving particle semi-implicit)方法是一種新興的無網格方法，在處理邊界復雜、自由表面劇烈變形的流體問題上具有很大優(yōu)勢，但其運行效率低，限制了其實際應用，急需消除瓶頸。 在MPS方法中，引入預定候選粒子集的概念，鄰接粒子在預定候選粒子集中搜索生成。

2、以數值算例說明了候選粒子集的引入可以顯著節(jié)省生成鄰接粒子集的時間。從理論上討論分析了更新候選粒子集的時間步數k與生成鄰接粒子集平均耗費時間的關系，指出了存在k使得平均耗費時間最小。 在求解壓力泊松方程的程序代碼中，采用一維數組只記錄方程系數矩陣中的非零元素，降低了程序運行占用的內存量，簡化了矩陣運算。采用穩(wěn)定性好，收斂速度快的Bi-CGSTAB算法求解方程，提高了求解速度。將改進前后的方程求解過程耗時進行對比，表明該部分占用的機