一维冲击管及二维剪切驱动腔体SPH代码分析

资源摘要信息:《code.zip_Book 2_MESHFREE_perfectdhy_tube_amp》 《code.zip_Book 2_MESHFREE_perfectdhy_tube_amp》是一个关于无网格粒子方法（Meshfree Particle Method）的计算流体动力学代码压缩包，特别关注于光滑粒子流体动力学（Smooth Particle Hydrodynamics，简称SPH）模型。此代码主要用于计算一维激波管问题和二维剪切驱动腔问题。SPH是一种无网格数值模拟方法，它通过模拟流体粒子的运动来分析复杂流体动力学问题，不需要传统计算流体动力学中所必需的网格系统，从而能够有效解决大规模变形和自由表面流动问题。 以下是根据给定文件信息提取的知识点： 1. 光滑粒子流体动力学（SPH） SPH是一种基于拉格朗日描述的计算流体动力学方法。它将流体视为由一系列离散粒子构成，每一个粒子携带有关物理量（如密度、速度、温度等）的信息。SPH方法通过平滑核函数插值来近似粒子间的物理量，进而求解流体动力学方程。 2. 无网格粒子方法（Meshfree Particle Method） 无网格粒子方法是一种数值分析技术，它避免使用传统有限元分析中的网格划分，而是直接对物理空间中的粒子进行操作。这些粒子可以代表物质的连续介质，通过粒子间的相互作用来模拟物质的力学行为，适合处理复杂边界和材料分裂等传统网格方法难以处理的问题。 3. 激波管问题（Shock Tube Problem） 激波管问题是一个经典的流体力学问题，通常用于验证和测试计算流体动力学模型。在1D激波管问题中，管内有分隔流体的膜，膜两侧分别充满不同压力和密度的流体。当膜突然破裂时，两侧流体会形成激波和稀疏波，并在管内传播。计算流体动力学模型需要准确捕捉这些波动和它们与物质相互作用的过程。 4. 剪切驱动腔问题（Shear Driven Cavity Problem） 剪切驱动腔问题是一个二维流体动力学问题，用于研究在封闭空间内的流体受到剪切力驱动时的流动特性。通常是在一个矩形腔体内，一侧壁面被驱动以产生剪切流动，而其他壁面保持静止。模拟这种流动可以帮助理解边界层、涡流形成和能量耗散等现象。 5. 代码文件功能简介 根据提供的压缩包文件名称列表，每个文件大致对应以下功能： - internal_force.f：计算粒子内部力的子程序，可能涉及到粒子间的相互作用力。 - input.f：输入数据的处理，包括模型参数、边界条件和初始条件等。 - time_integration.f：时间积分方法的实现，用于推进流体粒子的状态。 - single_step.f：单步计算流程，可能包含单个时间步内的所有运算。 - virt_part.f：虚拟粒子相关处理，可能用于提高计算精度或稳定性。 - direct_find.f：直接搜索相关算法的实现，用于确定粒子之间的相互作用。 - density.f：密度计算相关子程序，用于计算粒子的局部密度。 - kernel.f：核函数相关子程序，用于粒子之间物理量的插值。 - art_visc.f：人工粘性相关处理，可能用于稳定数值模拟。 - art_heat.f：人工热传递相关处理，可能用于控制热量分布和传播。 通过上述知识点的介绍，可以看出《code.zip_Book 2_MESHFREE_perfectdhy_tube_amp》这一资源是一个集成了先进计算流体动力学理论和实践的代码包，对于学习和研究SPH方法及无网格技术的学者和工程师具有较高的参考价值。