使用伪势模型实现剪切作用下气液相分离的c语言代码
时间: 2024-03-24 13:39:52 浏览: 18
以下是使用伪势模型实现剪切作用下气液相分离的 C 语言代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#define N 100 // 粒子数
#define L 10 // 盒子大小
#define T 20 // 总时间
#define dt 0.1 // 时间步长
#define gamma 0.1 // 阻尼系数
#define eps 1e-10 // 小数判定精度
typedef struct {
double x, y;
} Vector2;
// 定义伪势模型
double LennardJones(double r) {
return 4 * (pow(r, -12) - pow(r, -6));
}
// 定义计算力的函数
void force(Vector2 pos[], Vector2 F[], int N) {
for (int i = 0; i < N; i++) {
for (int j = i+1; j < N; j++) {
Vector2 r = {pos[i].x - pos[j].x, pos[i].y - pos[j].y};
r.x -= round(r.x / L) * L;
r.y -= round(r.y / L) * L;
double d = sqrt(r.x*r.x + r.y*r.y);
if (d < 2.5) {
double f = LennardJones(d) / d;
F[i].x += f * r.x;
F[i].y += f * r.y;
F[j].x -= f * r.x;
F[j].y -= f * r.y;
}
}
}
}
// 定义运动函数
void integrate(Vector2 pos[], Vector2 vel[], int N) {
Vector2 F[N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
F[i].x = F[i].y = 0;
}
for (double t = 0; t < T; t += dt) {
force(pos, F, N);
for (int i = 0; i < N; i++) {
vel[i].x = vel[i].x * (1 - gamma*dt) + F[i].x * dt;
vel[i].y = vel[i].y * (1 - gamma*dt) + F[i].y * dt;
pos[i].x += vel[i].x * dt;
pos[i].y += vel[i].y * dt;
pos[i].x -= floor(pos[i].x / L) * L;
pos[i].y -= floor(pos[i].y / L) * L;
}
}
}
// 定义绘图函数
void plot(Vector2 pos[], int N) {
FILE *fp = fopen("output.dat", "w");
for (int i = 0; i < N; i++) {
fprintf(fp, "%.6lf %.6lf\n", pos[i].x, pos[i].y);
}
fclose(fp);
system("gnuplot -p -e \"plot 'output.dat'\"");
}
// 定义主函数
int main() {
srand(time(NULL));
Vector2 pos[N], vel[N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
pos[i].x = (double)rand() / RAND_MAX * L;
pos[i].y = (double)rand() / RAND_MAX * L;
vel[i].x = (double)rand() / RAND_MAX;
vel[i].y = (double)rand() / RAND_MAX;
}
integrate(pos, vel, N);
plot(pos, N);
return 0;
}
```
该代码使用 Lennard-Jones 势函数作为伪势模型,通过计算每个粒子之间的相互作用力,模拟气液相分离的过程。代码中的 `force` 函数计算力,`integrate` 函数进行运动模拟,`plot` 函数绘制图像。在主函数中,我们定义了粒子数、盒子大小、总时间、时间步长和阻尼系数等参数,然后调用 `integrate` 函数进行运动模拟,并将模拟结果通过 `plot` 函数绘制出来。