多相弱可压缩SPH与Godunov格式SPH算法研究的任务书.docx

多相弱可压缩SPH与Godunov格式SPH算法研究的任务书
一、任务背景
SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)算法是一种基于粒子法的数值模拟方法，适用于求解自由表面、多相流、流体-结构等复杂问题，因其自然的粒子描述和出色的可视化效果，受到了广泛的关注。在SPH方法研究中，如何处理多相流体的相互作用问题一直是一个重要的研究方向。
传统的SPH算法有其缺陷，例如处理多相流时对界面的不稳定性较大，数值耗散大，难以捕捉到涡结构等等。多相弱可压缩SPH（WCSPH）是一种改进的SPH方法，可以更好的处理多相流体的相互作用问题，使得液滴的形变和破裂等现象更加真实。而Godunov格式SPH算法则相对于WCSPH方法更具优化，其核心思想是模拟流体粒子的运动轨迹，避免了传统SPH算法中的液体表面不稳定及过度的数值耗散等问题。
为此，本次任务旨在深入研究多相弱可压缩SPH与Godunov格式SPH算法，并探究其在多相流动中的应用，同时对两种算法进行比较研究，为后续工作提供基础和参考。
二、任务内容
1、研究多相弱可压缩SPH与Godunov格式SPH算法的基本原理和方法；
2、探究两种算法在多相流动问题中的应用及优缺点，并进行比较研究；
3、应用两种算法模拟多相流体现象，如液滴形变、破裂等等，并分析其数值稳定性；
4、撰写技术报告，总结研究成果并提出下一步的研究展望。
三、任务要求
1、具有较好的物理学、数学功底，熟悉SPH方法原理和应用；
2、熟悉WCSPH和Godunov格式SPH算法理论及实现；
3、有一定的编程能力，熟悉C++或Matlab编程；
4、能够独立完成论文撰写，具有较好的英文阅读和撰写能力；
5、任务完成后需提交完整的研究报告，附上代码实现和数据分析结果。
四、参考文献
1.Becker,M.,&Teschner,M.(2007).WeaklycompressibleSPHforfreesurfaceflows.Proceedingsofthe2007ACMSIGGRAPH/EurographicsSymposiumonComputerAnimation,209-217.
2.Adami,S.,Hu,X.Y.,&Adams,N.A.(2013).Ageneralizedwallboundaryconditionforsmoothedparticlehydrodynamics.JournalofComputationalPhysics,242,251-264.
3.Crespo,A.J.,Gómez-Gesteira,M.,Dalrymple,R.A.,&Rogers,B.D.(2015).Smoothedparticlehydrodynamicsfornavalhydrodynamics.AnnualReviewofMarineScience,7,445-473.
4.Gray,J.M.N.T.,Monaghan,J.J.,&Swift,R.P.(2001).SPHelasticdynamics.ComputerMethodsinAppliedMechanicsandEngineering,190(49),6641-6662.
5.Liao,J.C.(2016).SmoothedParticleHydrodynamic(SPH)implementationofGodunov-TypeHamiltonianFormulation.J.ofScientificComputing,67(3),765-773.