基于表面力模型的液滴冲击弹性基底SPH模拟

来源：计算力学学报杂志2020年第4期北京时间：

作者：董祥伟,李静,黄小平,刘建林

单位：中国石油大学(华东), 机电工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东), 机电工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东), 储运与建筑工程学院, 青岛 266580,中国石油大学(华东), 储运与建筑工程学院, 青岛 266580

摘要：采用光滑粒子动力学SPH方法建立液滴冲击弹性基底的流固耦合数值模型，给出描述粘性流体和弹性固体运动的SPH离散方程和数值处理格式，引入人工耗散项来抑制标准SPH方法的数值震荡。为模拟液滴的表面张力效应，通过精确检测边界粒子，采用拉格朗日插值方法计算表面法向量和曲率，结合界面理论中的连续表面力CSF方法，建立了适用于自由表面液滴的表面力模型，方形液滴变形的模拟结果与拉普拉斯理论解吻合较好。随后，采用SPH流固耦合模型模拟1.0 mm直径水滴以不同速度（0.2 m/s~3.0 m/s）冲击两种薄板型基底，分析了基底弹性变形对液滴铺展、收缩以及回弹行为的影响。

关键词：SPH数值算法,自由表面液滴,流固耦合,弹性基底,

基金资助：国家自然科学基金（11972375）；山东省自然科学基金（ZR2019QA010；ZR2018BA020）资助项目.