A Lagrangian free-stream boundary condition for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
本文在纯拉格朗日框架内首次为弱可压缩光滑粒子流体动力学（WCSPH）提出自由流边界条件，结合表面粒子识别、远场修正及改进出入口条件等技术，经平板、圆柱绕流及流固耦合等复杂流动验证了其准确性与适用性。
2022-06-14 physics.flu-dyn
A diffusive wetting model for water entry/exit based on the weakly-compressible SPH method
提出WCSPH扩散润湿模型，模拟入水/出水及完整过程，经三维球体和二维圆柱实验验证，准确高效通用。
2023-10-17 physics.flu-dyn
Dynamical pressure boundary condition for weakly-compressible smoothed particle hydrodynamics
本文提出一种用于WCSPH的动态压力边界条件，将边界压力直接积分至压力梯度近似中，并开发了无网格双向流入流出缓冲器，经验证具有高精度和收敛性，在心血管血流动力学模拟中展现出多功能性。
2024-03-14 physics.flu-dyn
A Conservative Time-Accurate Local Time-Stepping DG Scheme Based on a Weakly Compressible Model for Unsteady Low-Mach-Number Flows
Digital Twin Research Center, Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院工程热物理研究所数字孪生研究中心）；Beihang University（北京航空航天大学）；School of Mechanical Engineering, Tianjin University（天津大学机械工程学院）；Rankyee Technology Beijing（北京瑞基科技有限公司）
提出一种基于弱可压缩模型的保守高阶间断伽辽金方法，结合时间精确局部时间步长，用于模拟低马赫数非定常流动，避免求解全局压力泊松方程，保持格式的局部性和守恒性。
2026-06-23 physics.flu-dyn
A Generalized Density Dissipation for Weakly-compressible SPH
针对弱可压缩SPH的压力振荡问题，提出含密度增量耗散和体积修正因子的广义密度耗散格式，适用于单相及大密度比多相流，经多基准验证有效，并揭示其与近似Riemann求解器的关联。
2023-08-29 physics.flu-dyn
Eulerian and Lagrangian Statistics from high resolution Numerical Simulations of weakly compressible turbulence
本文详细研究了各向同性弱可压缩湍流的高分辨率直接数值模拟中的欧拉和拉格朗日统计。泰勒微尺度下的雷诺数估计约为600。欧拉和拉格朗日统计评估了一个巨大的数据集，由$1856^3$空间配置点和1600万个粒子，其次是一个大规模的涡流翻转时间。我们目前的数据欧拉和拉格朗日结构函数高达十阶。我们分析了在惯性范围和粘性范围内的局部标度性质。欧拉分析结果与以往的数据吻合较好。拉格朗日统计不同于现有的实验和数值结果，六阶和更高的时刻。我们解释这一点，在一个可能的污染，从粘性规模影响估计的缩放性能在以前的研究。我们表明，一个简单的桥梁关系的多重分形理论的基础上是能够连接的标度性质的欧拉和拉格朗日观测量，提供的横向和纵向的欧拉结构函数之间的微小差异被适当地考虑。
2009-05-01 physics.flu-dyn
Dilatation-driven spurious dissipation in weakly compressible methods
本文通过分析动能方程中的膨胀项，揭示了弱可压缩方法中质量守恒误差与虚假耗散之间的内在机制，指出膨胀驱动耗散是决定精度的关键因素，为放宽人工马赫数限制提供了理论依据。
2025-05-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann model for weakly compressible flows
提出了一种基于晶格的能量守恒格子Boltzmann模型，用于模拟弱可压缩流动。讨论了构建这种模型的理论要求和方法。我们证明，该模型恢复等熵声速除了粘性加热和热通量动力学的影响。几个测试用例的声学，热和热声流模拟所提出的模型的准确性。
2019-09-15 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.flu-dyn
Conformal invariance of weakly compressible two-dimensional turbulence
本文研究了低马赫数下弱可压缩二维湍流中涡团的共形不变性。在高分辨率直接数值模拟的基础上，我们证明了逆叶栅的标度不变性，标度接近Kolmogorov预测。在这个范围内的尺度，零涡度等值线的统计被发现是兼容的临界渗流，从而概括了不可压缩的Navier-Stokes湍流中得到的结果。
2020-06-12 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Modelling aerodynamic forces and torques of spheroid particles in compressible flows
本文通过约千个可压缩流数值模拟算例，利用Spearman相关分析识别关键参数并改进球状颗粒的阻力、升力和俯仰力矩经验公式，新公式在低马赫数下与不可压缩公式一致，平均相对误差小于5%。
2024-08-31 physics.flu-dyn
Intermittency and Universality in Fully-Developed Inviscid and Weakly-Compressible Turbulent Flows
我们进行了均匀和各向同性可压缩湍流的高分辨率数值模拟，平均三维马赫数接近0.3。我们研究了速度、密度和熵的不透明度的统计性质。对于速度场，这是主要的量，可以比较各向同性不可压缩的情况下，我们发现没有统计差异，其行为在惯性范围内，由于轻微的可压缩性或不同的耗散机制。对于密度场，我们发现证据的“前”的结构，虽然没有冲击产生的模拟。
2007-09-19 nlin.CD physics.flu-dyn
A variable speed of sound formulation for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
本研究提出一种带时变声速的弱可压缩光滑粒子流体动力学新方法UCSPH，每步基于流场计算人工声速，经三类测试验证其精度与传统WCSPH相当且计算性能显著提升。
2023-10-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Drag force of a compressible flow past a random array of spheres
我们进行粒子分辨模拟的亚音速和跨音速流过去的随机阵列的球形粒子。雷诺数保持在$Re{\approx}300$，以确保流动保持在连续状态。在低体积分数下，由于激波的形成，阻力在临界马赫数附近急剧增加，并且在整体流为超音速时达到最大值。在较高的体积分数下，邻近诱导的流体动力相互作用降低了临界马赫数。引入了有效马赫数来反映压缩性增加对阻力的影响。本文提出了一个新的阻力关联式，它适用于亚音速和弱超音速稀到中等密度悬浮液的流动。
2022-08-21 physics.flu-dyn
Enhanced weakly-compressible MPS method for violent free-surface flows: Role of particle regularization techniques
基于增强的弱可压缩移动粒子半隐式（EWC-MPS）方法，发展了一种捕捉剧烈自由面流动的高度非线性行为的一致粒子方法。特别关注两种粒子正则化技术，即成对粒子碰撞（PC）和粒子移位（PS）的评价和改进。为了提高PC去除噪声压力场的有效性，和PS的体积守恒问题，我们提出并评估了几种增强这些技术，包括一种新的动态PC技术，和一个一致的PS算法与新的边界处理和额外的条款（在连续性和动量方程）。此外，我们引入修改的高阶和反对称算子的扩散和剪切力项。对剧烈自由表面流基准情况（二维溃坝、三维水晃动和三维有障碍物溃坝）的拟议发展进行评估，证实了对流动演变和刚体冲击的准确预测，以及模拟的长期稳定性。动态PC以低能量耗散降低了压力噪音，而一致的PS即使在极端变形下也能保持体积。比较这些新的粒子正则化技术的作用，证明了两者在保证粒子分布和压力场的均匀性方面的有效性;然而，PS的实施被发现是更复杂和耗时的，主要是由于其需要自由表面检测和边界处理与许多调谐参数。
2021-10-21 physics.flu-dyn
Non-homogeneous anisotropic bulk viscosity for acoustic wave attenuation in weakly compressible methods
针对弱可压缩方法模拟不可压缩流时的伪声波问题，提出非均匀各向异性体积黏度项，其效果优于常用各向同性形式且计算效率更高，可准确模拟非定常初始瞬态。
2024-09-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Magnetized Decaying Turbulence in the Weakly Compressible Taylor-Green Vortex
磁流体动力学湍流会影响地球和天体物理等离子体。必须更好地理解磁化湍流的性质，以更准确地表征这些系统。本文对亚音速马赫数和磁场强度范围内的可压缩Taylor-Green涡进行了理想MHD模拟。我们发现，无论初始场强度，磁能成为主导的动能在所有尺度后，在最多几个动力学时间。动能谱和磁能谱的谱指数随时间变得比$k^{-5/3}$浅，并且通常波动。使用壳到壳能量传递分析框架，我们发现，磁场促进了显着量的能量通量和动能级联被抑制。此外，我们还观察到大尺度动能通过磁张力向中小尺度磁能的非定域能量转移。我们的结论是，即使在间歇或奇异驱动的弱磁化系统中，磁场的动力学效应也不能忽略。
2021-04-26 astro-ph.CO physics.flu-dyn
Parallel adaptive weakly-compressible SPH for complex moving geometries
使用自适应空间分辨率来模拟使用光滑粒子流体动力学（SPH）的实际感兴趣的流动是相当重要的。最近，Muta和Ramachandran [1]提出了一种有效的自适应SPH方法，该方法能够处理粒子分辨率的大变化。这使得作者可以用比以前少得多的粒子来模拟问题。该方法没有被证明或测试与移动机构或多个机构。此外，原始方法采用大量的背景粒子来确定流体粒子的空间分辨率。在目前的工作中，我们建立了制定的有效性模拟周围的静止和移动的几何形状的流动。我们消除了需要的背景粒子，以指定基于几何或基于解决方案的自适应性，我们详细讨论了所采用的算法。我们考虑了各种基准问题，包括流过两个固定的圆柱体，流过不同的NACA翼型在一个范围内的雷诺数，一个移动的正方形在不同的雷诺数，和流过一个振荡的圆柱体。我们还演示了不同类型的运动使用单个和多个机构。源代码是在开源许可证下提供的，我们的结果是可复制的。
2022-05-14 physics.flu-dyn
A comparison between weakly-compressible smoothed particle hydrodynamics (WCSPH) and moving particle semi-implicit (MPS) methods for 3d dam-break flows
本文针对三维溃坝流动比较DualSPHysics中的WCSPH求解器与自研不可压缩MPS求解器，结合实验数据评估波高、压力、作用力、人工黏性影响及计算成本。
2023-06-02 physics.flu-dyn
Cubature rules for weakly and fully compressible off-lattice Boltzmann methods
非格子玻尔兹曼方法通过解耦时间、空间和粒子速度的离散化来增加格子玻尔兹曼方法的灵活性和适用性。然而，在非晶格玻尔兹曼模拟中主要使用的速度集最初是针对格子玻尔兹曼方法定制的。在这篇文章中，我们展示了如何通过从体积规则（即多元求积）推导出的速度集来提高弱可压缩和完全可压缩半拉格朗日非格子Boltzmann模拟的准确性和效率，而这些速度集不是由高斯积产生的。规则。特别是，二维激波-涡干扰的模拟表明，立方导出的九次D2 Q19速度集能够取代高斯乘积规则导出的D2 Q25。同样，五度速度设置D3 Q13和D3 Q21，以及七度D3 V27速度设置成功地测试了3D泰勒-格林涡流，以挑战和超越常规D3 Q27速度设置的质量。在马赫数Ma={0.5;1.0;1.5;2.0}的可压缩三维Taylor-Green涡流中，采用速度集D3 Q103和D3 V107的格点上模拟仅显示有限的稳定性，而非格点九度速度集D3 Q45精确地再现了文献提供的动能。
2021-06-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Transport of inertial spherical particles in compressible turbulent boundary layers
通过直接数值模拟研究马赫数2至6可压缩湍流边界层中惯性球形颗粒的输运，发现压缩性效应显著减弱大惯性颗粒的近壁聚集、小尺度簇聚及流向速度脉动强度，并揭示其与近壁颗粒马赫数及流体密度黏度变化有关。
2024-07-15 physics.flu-dyn
Fixation Probabilities in Weakly Compressible Fluid Flows
海洋环境中生物物种之间的竞争受到周围流体运动的影响。一个有效的二维可压缩性可以产生，例如，从收敛和发散的水团的深度，在被动移动光合生物被限制生活。在这份报告中，我们试图定量研究遗传学下流。为此，我们耦合一个非格子代理为基础的模拟两个人口在1D到一个弱可压缩的速度场-第一个正弦波，然后一个壳模型的湍流。我们发现，这两种情况下，即使在一个政权的整体人口结构是近似不变的，流量可以显着减少固定概率的选择性优势的影响。我们理解这种效应的增强生存的有机体出生在源头的流动和影响的费舍尔遗传波。
2019-01-23 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn q-bio.PE
A weakly compressible hybridizable discontinuous Galerkin formulation for fluid-structure interaction problems
本文提出了一种求解弱可压缩流场的流固耦合问题的方法。本文提出了一种新的杂交间断Galerkin（HDG）方法来离散流体方程，而结构问题则采用标准的连续Galerkin（CG）方法。选择HDG求解器结合了鲁棒性的不连续Galerkin（DG）方法在对流主导的流与高阶精度和高效的实现。两个耦合策略进行检查，在这方面的贡献，即分区狄利克雷-诺依曼计划的混合HDG-CG离散化和单片方法的基础上Nitsche的方法，利用定义的数值通量和跟踪的解决方案施加耦合条件。数值实验表明，HDG和CG原始和混合变量的最佳收敛性和超收敛的后处理流体速度。的鲁棒性和效率的弱可压缩的制定，在一个完全不可压缩的相比，也突出了选择的二维和三维FSI基准问题。
2020-09-09 cs.CE cs.NA math.NA
Efficient and Accurate Adaptive Resolution for Weakly-Compressible SPH
在本文中，我们提出了一个准确的，计算效率高的方法，将自适应空间分辨率到弱可压缩光滑粒子流体动力学（SPH）计划。粒子以精确的方式自适应地分割和合并。重要的是，该方法确保每个粒子的邻居数量是最佳的，从而产生有效的算法。一组背景粒子用于指定基于几何的空间分辨率（其中分辨率是到实体的距离的函数）或基于解的自适应分辨率（其中分辨率是计算的解的函数）。这使我们能够模拟的问题，使用粒子的长度变化的顺序为1：250的粒子比目前报道的其他技术少得多。该方法被设计为在任何实体移动时自动适应。所采用的算法是完全并行的。我们考虑一套基准问题，以证明该方法的准确性。然后，我们考虑的经典问题的流动在一定范围内的雷诺数，并表明，所提出的方法产生准确的结果与显着减少数量的颗粒。我们提供了一个开源的实现和一个完全可复制的手稿。
2022-05-14 cs.CE physics.flu-dyn
Fast, feature-rich weakly-compressible SPH on GPU: coding strategies and compiler choices
GPUSPH版本5通过代码重构与内核优化提升了15%至30%的性能，并发现NVIDIA官方nvcc编译器的局限性，转而支持Clang编译器获得了意外的性能提升。
2023-05-17 cs.DC cs.NA math.NA
Finite-size evaporating droplets in weakly compressible homogeneous shear turbulence
本研究通过界面分辨模拟探究弱可压缩均匀剪切湍流中有限尺寸蒸发液滴的蒸发特性，分析不同热力学模型、湍流及韦伯数等对蒸发速率的影响，揭示了湍流增强蒸发及曲率与蒸发速率正相关的规律。
2022-02-09 physics.flu-dyn
Analysis of the absorbing layers for the weakly-compressible lattice Boltzmann schemes
格子Boltzmann格式在计算气动声学中是一种非常有效的方法。为了处理LBS的吸声边界条件问题，提出了三种阻尼项，并将其加入到LBS控制方程的右侧。从经典理论来看，这些项在吸收和减小计算边界的声波反射方面起着重要作用。同时，恢复了含阻尼项的宏观方程，用于分析阻尼项的宏观行为，确定临界吸波强度。此外，为了检测耗散和色散行为，线性化LBS与阻尼项推导和分析。通过冯诺依曼分析，在波数空间的色散和耗散性质进行了探讨。给出了相应的阻尼强度临界值和最佳吸收项。最后，一些基准问题的实施，以评估理论的结果。
2012-03-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Robust Solid Boundary Treatment for Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics
针对可压缩SPH边界处理方法缺失的问题，提出鲁棒且广泛适用的边界处理方法及防粒子穿透技术，经多种测试验证优于现有方法，推动SPH成为可压缩流动模拟的可行替代方案。
2024-08-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Divergence cleaning for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
本文提出一种用于弱可压缩SPH的双曲/抛物型速度散度清理公式，通过标量场耦合动量方程耗散声波，在DualSPHysics中实现并验证，有效将速度散度降低至少一个数量级并消除声压振荡，且不降低空间收敛率。
2024-10-08 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Evaporation of Finite-Size Ammonia and n-Heptane Droplets in Weakly Compressible Turbulence: An Interface-Resolved DNS Study
本研究通过界面解析的 DNS 模拟了稠密喷雾中氨和正庚烷液滴在湍流中的蒸发，发现氨初始蒸发快但受聚结影响衰减，而增强湍流持续促进正庚烷蒸发，为改进 CFD 模型和燃料喷射优化提供了依据。
2025-05-29 physics.flu-dyn
Implicit large eddy simulations of anisotropic weakly compressible turbulence with application to core-collapse supernovae
在隐式大涡模拟（ILES）模式中，利用高分辨率激波捕捉格式的耗散性质提供湍流的隐式模型。最近的3D模拟表明，湍流可能在核心坍缩超新星爆炸中起着至关重要的作用，但这些研究中湍流模拟的保真度尚不清楚。特别是考虑到在CCSN感兴趣的制度，弱可压缩和强各向异性的ILES的准确性，还没有系统地评估之前。在本文中，我们评估的准确性ILES最常用的计算天体物理学的数值方法，通过一些本地模拟驱动，弱可压缩，各向异性湍流。我们报告的方式，其中湍流叶栅的影响的数值进行了详细的分析。结果表明，CCSN湍流的各向异性和可压缩性对湍流动能谱的影响很小，并且在惯性范围内得到了Kolmogorov $k^{-5/3}$标度。我们发现，一方面，在大尺度的动能耗散率被正确捕获，即使在相对较低的分辨率，这表明非常高的有效雷诺数可以实现在最大尺度的模拟。另一方面，在中间尺度的动力学似乎是完全由所谓的瓶颈效应，\ie堆积的动能接近的耗散范围，由于部分抑制的能量级联的数值粘性占主导地位。直到达到在全局模拟中难以实现的相对高分辨率$\sim 512^3$的点，才恢复惯性范围。我们讨论了CCSN模拟的后果。
2015-08-20 astro-ph.HE physics.flu-dyn
A conservative Godunov-type mesh-free hydrodynamics scheme for weakly compressible multiphase flows
Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学）；Munich Institute of Integrated Materials, Energy and Process Engineering (MEP), Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学集成材料、能源和工艺工程研究所）
提出一种保守型Godunov类无网格格式，通过二阶重构、HLLC求解器及界面切向松弛机制，实现弱可压缩多相流的高精度模拟，并在多个基准测试中验证了其有效性。
2026-09-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
How to train your solver: A method of manufactured solutions for weakly-compressible SPH
弱可压缩光滑粒子流体动力学（英语：Weakly-Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics，缩写为WCSPH）方法是一种拉格朗日方法，通常用于模拟不可压缩流体。在开发基于SPH的方案或求解器时，研究人员经常使用精确解、其他数值技术的解或实验数据来验证他们的代码。这通常需要大量的计算工作，并且不能测试求解器的全部功能。此外，这通常不会产生关于求解器收敛性的见解。在本文中，我们介绍了制造解决方案（MMS）的方法，以全面测试WCSPH为基础的求解器在一个强大的和有效的方式。MMS是建立在基于网格的数值求解器的上下文中。我们展示了如何将该方法应用于拉格朗日WCSPH解算器的背景下，测试的收敛性和精度的求解器在二维和三维，系统地识别任何问题的求解器，并测试边界条件的有效方式。我们证明了这两个传统的WCSPH计划以及最近提出的一些二阶收敛WCSPH计划。我们的代码是开源的，手稿的结果是可复制的。
2021-10-26 cs.NA math.NA physics.comp-ph
A Provably Robust Multi-Jet Framework applied to Active Flow Control of an Airfoil in Weakly Compressible Flow
Institute of Aerodynamics and Gas Dynamics, University of Stuttgart（斯图加特大学空气动力学与气体动力学研究所）
本文提出一种稳健的多喷嘴框架，用于在弱可压缩流中机翼的主动流动控制，通过理论分析和性能测试，展示了该方法在复杂流控制策略中的有效性，并实现了更高效的气动性能提升。
2026-04-29 physics.flu-dyn
Residual energy in weakly compressible turbulence with a mean guide field
California Institute of Technology（加州理工学院）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Toronto（多伦多大学）
研究弱可压缩MHD湍流中剩余能量$E_r$性质，通过PENCIL代码模拟，探讨驱动机制和磁场强度对其级联影响，发现磁驱动和动力学驱动模拟有不同标度，$E_r$在惯性范围各尺度为正且谱斜率随磁化变陡，能量分配受强迫机制影响。
2026-07-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Numerical simulation of wave impact on a rigid wall using a two-phase compressible SPH method
在本文中，SPH方法的基础上的SPH-ALE制定用于模拟两相流与大密度比和现实的声速。进一步改进了SPH格式，避免了SPH模拟中可能出现的拉伸不稳定性。然后，使用两阶段SPH求解器对液体冲击刚性壁的基准问题进行建模。结果与不可压缩的水平集求解器。此外，波浪冲击的刚性壁与一个大的夹带空气袋的建模。SPH模拟由完全非线性势流求解器的输出初始化。分析了冲击波的压力分布、速度场和冲击压力。
2020-03-22 cs.NA math.NA physics.comp-ph
A weakly compressible SPH method for RANS simulation of wall-bounded turbulent flows
本文提出一种弱可压缩SPH方法求解RANS模型，通过主流与近壁改进解决拉格朗日特性与RANS的不一致性，在多种基准壁面湍流案例中首次实现良好收敛，为湍流流固耦合模拟提供潜力。
2025-01-30 cs.CE physics.flu-dyn
Displacement field around a rigid sphere in a compressible elastic environment, corresponding higher-order Faxén relations, as well as higher-order displaceability and rotateability matrices
本文提出了一种求解无限延伸均匀弹性介质中刚性球形夹杂位移场的有效方法，与一些常用的教科书方法相比，这种方法稍有不同。此外，两个Faxén关系的次高阶以外的应力显式计算可压缩介质。他们量化高阶矩涉及力分布在刚性粒子在变形的弹性介质。此外，计算了粒子分离距离倒数的六阶（包括六阶）的可伸缩性和可旋转性矩阵。这些矩阵描述了弹性环境下刚性嵌入颗粒之间的相互作用。通过考虑不可压环境的限制，所有方法和结果都可以形式上转化为相应的不可压流体动力学低雷诺数Stokes流的情形。嵌入介质的可压缩性和这里另外导出的高阶贡献的作用突出了一些选定的示例配置。
2019-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stability and accuracy of the weakly compressible SPH with particle regularization techniques
本文提出并验证了两种新的粒子正则化技术的光滑粒子流体动力学（SPH）数值方法，以提高其稳定性和精度的自由表面流动模拟。我们介绍了我们最近在[1]中的移动粒子半隐式（MPS）方法的背景下提出的动态成对粒子碰撞（DPC）正则化技术的一般形式。DPC加上标准的粒子移位（PS）技术已经产生了一个混合的方法，我们建议，以减轻自由表面和飞溅区域的颗粒聚集问题。我们验证了所提出的技术的四个基准情况下：（i）振荡液滴，（ii）二维水溃坝，（iii）二维水晃动，（iv）三维水溃坝对刚性障碍物。我们评估它们对测试用例的稳定性、准确性和守恒性的影响。定性和定量分析的结果表明，尽管其简单，DPC技术是更有效地减少空间无序和捕获的碰撞事件相比，标准和新改进的混合PS方法。尽管混合PS技术改善了自由表面处的颗粒分布，但它仍然遭受PS方程的不一致实施，这在长期模拟中非物理地增加了流体体积并违反了势能守恒。总的来说，保守DPC算法被证明是一种简单而有效的替代正则化技术，用于模拟这种高度动态的自由表面流。
2022-04-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A pressure-based method for weakly compressible two-phase flows under a Baer-Nunziato type model with generic equations of state and pressure and velocity disequilibrium
在扩散界面方法的框架内，我们推导出一个基于压力的Baer-Nunziato型模型，非常适合于弱可压缩多相流。该模型可以很容易地处理不同的状态方程，它包括由用户定义的有限参数，其驱动的压力和速度的每一个相的平衡特征在于松弛项。没有明确的声速概念，因此，大多数经典的低马赫数近似不容易在这种情况下进行。建议的解决方案包括两个运营商：一个半隐式有限体积求解器的双曲部分和ODE积分的松弛过程。由于双曲部分的声学项被隐式积分，时间步长上的稳定性条件被减弱。涉及体积分数梯度的非保守项的离散化通过构建压力和速度的非扰动条件来实现，以避免跨多材料界面的振荡。开发的模拟工具进行验证，通过一维模拟激波管和黎曼问题，涉及水铝和水-空气混合物，水和二氧化碳的汽液混合物，几乎纯流。数值结果与分析结果和参考结果相吻合，但不同冲击之间存在一些预期差异，但这些差异仍然可以接受（误差在几个百分点以内）。所有测试都是在声学CFL数大于1的情况下进行的，即使CFL大于10，也没有出现稳定性问题。研究了不同松弛参数值和不同数量状态方程--刚性气体和Peng-Robinson --的影响。
2022-05-23 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Sensitivity analysis and determination of free relaxation parameters for the weakly-compressible MRT-LBM schemes
MRT-LBM中存在多个自由弛豫参数。虽然这些参数已经通过线性分析调整，这些参数和其他相关参数的灵敏度分析仍然不足以检测的行为的色散和耗散关系的MRT-LBM。以往的研究表明，在MRT LBM的体积耗散引起了显着的过阻尼的声扰动。这表明，MRT-LBM不能用于获得正确的行为的压力波动，因为固定的体弛豫参数。为了解决这一问题，提出了一种从线性化MRT-LBM恢复线性化纳维-斯托克斯方程的有效算法。恢复的L-NSE表现为矩阵形式，具有关于$δt$的任意阶的截断误差。然后，在波数空间中，矩阵特征值的一阶/二阶灵敏度分析被用来解决波数幅度的色散耗散关系的灵敏度。通过一阶灵敏度分析，首次得到了MRT-LBM群速度的数值特性。然后，在复平面上研究了MRT-LBM线性化形式对应的矩阵特征值的分布灵敏度。基于灵敏度分析和回收的L-NSE，我们提出了一些简化的优化策略来确定自由弛豫参数的MRT-LBM。同时，将最优MRT-LBM的色散和耗散关系与精确色散和耗散关系进行了定量比较。最后，一些经典的声学基准问题的数值验证，以评估新的最优MRT-LBM。
2011-11-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A new smoothed particle hydrodynamics method based on high-order moving-least-square targeted essentially non-oscillatory scheme for compressible flows
本研究提出MLS-TENO-SPH混合高阶框架，通过分区策略结合MLS近似与改进TENO格式，兼顾光滑区域高阶精度与间断捕捉能力，在可压缩流动模拟中表现更优。
2023-06-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of dispersed particles in a compressible fluid
本文提出了一种直接数值模拟的方法来研究可压缩溶剂流体中分散颗粒的动力学行为。模拟的有效性进行检查，通过计算的速度松弛的脉冲被迫球形粒子与已知的解析解。模拟还提供了有关流体运动的信息，这提供了对粒子运动的一些了解。波动也引入了随机应力，这种情况下的有效性进行了检查，通过比较计算结果与波动耗散定理。
2012-06-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Barriers to the Transport of Diffusive Scalars in Compressible Flows
我们最近的工作确定了材料表面的不可压缩流，极端化的任意，弱扩散标量场相对于相邻表面的运输。这样的障碍和运输的增强器可以直接从速度场的确定性分量定位，而无需扩散或随机模拟。在这里，我们将这些结果扩展到可压缩流和扩散浓度场的源或汇的影响，以及自发衰减。我们构造扩散传输极值，并没有限制他们在一个特定的初始浓度分布。对于二维流动，我们得到明确的微分方程和诊断标量场，确定最可观察的极值点均匀的运输密度。我们说明了我们的研究结果揭示扩散障碍和增强分析，数值和观测速度场。
2019-02-26 math.AP math.DS physics.flu-dyn
The lifetime of shape oscillations of a bubble in an unbounded, inviscid and compressible fluid with surface tension
Shapiro和Weinstein（2011）在线性近似下证明了具有表面张力的可压缩无粘流体中球形气泡的一般扰动随时间推移呈指数衰减$\sim e^{-Γt}, Γ>0$。形式上的渐近和数值证据导致了这样的猜想：$Γ\approx \frac{A}ε \frac{We}{ε^{2}} \exp(-B \frac{We}{ε^2})$，其中$0<ε\ll1$是马赫数，We是韦伯数，$A$和$B$是正常数。本文证明了这一猜想，并计算了$ε$中首阶的$A$和$B$.
2012-10-01 math-ph math.AP math.MP
Global Well-Posedness of the Vacuum Free Boundary Problem for the Degenerate Compressible Navier-Stokes Equations With Large Data of Spherical Symmetry
Mathematical Institute, University of Oxford（牛津大学数学研究所）；School of Mathematical Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学数学科学学院）
本文研究了退化可压缩纳维-斯托克斯方程中真空自由边界问题的全局适定性，通过区域分割方法建立了球对称流动的全局正则性。
2026-10-30 math-ph math.AP math.FA
