245 / 2019-09-16 22:01:19

单层粒子level set方法

level set，拉格朗日粒子，界面捕捉，粒子再分配

计算流体力学、多场耦合、生物力学、动力学等 > 计算流体力学

通过引入拉格朗日粒子修正界面，提出一种能够精确捕捉界面的单层粒子level set方法。该方法是在标准level set方法的基础上，利用随流运动的拉格朗日粒子能够精确追踪界面运动的性质对部分区域严重失真的level set函数进行修正。首先，采用标准level set方法捕捉界面。然后考虑到随流运动的拉格朗日粒子能够精确追踪界面，根据粒子位置进行界面修正，保证粒子处的level set函数值为0。新方法在不破坏level set方法简洁性的前提下，克服了其质量守恒性差的缺陷，并且能够对界面做出光滑描述。在界面发生严重的拓扑变化时，新方法依然能够精确捕捉界面。在界面发生合并时，粒子会随界面的消失而被删除，而当界面分离时，会生成新的粒子来追踪新生成的界面。通过若干经典算例验证了新方法的准确性，包括球的随流运动，三维缺口圆球的旋转，三维球的变形，球的合并及分离，模拟结果证明单层粒子level set方法能够处理界面的拓扑变化，保证质量守恒，准确捕捉界面。