自然对流传热问题的改进光滑粒子流体动力学模拟

来源：计算力学学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：许晓阳,于巍

单位：西安科技大学 人工智能与计算机学院, 西安 710054,西安科技大学 人工智能与计算机学院, 西安 710054

摘要：基于一种改进的光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对封闭方腔自然对流传热问题进行了数值模拟。为了抑制压力场中由于弱可压缩假设而引起的非物理震荡,在连续性方程中引入了密度耗散项;为了克服粒子分布不均匀引起的拉伸不稳定性,联合了粒子迁移技术;为了提高梯度算子的精度和数值稳定性,施加了核梯度修正算法。首先,运用改进SPH方法对瑞利数Ra = 104的封闭方腔自然对流传热问题进行模拟,通过与有限体积方法得到结果的比较验证了方法的有效性。随后,扩展到Ra = 105和106进行模拟,讨论了不同瑞利数下速度场和温度场的分布规律,分析了不同物理参数对自然对流传热的影响。数值结果表明,本文改进SPH方法可准确有效地模拟自然对流传热问题。

关键词：光滑粒子流体动力学,自然对流,传热,封闭方腔,数值模拟,

基金资助：国家自然科学基金(12071367)资助项目.