摘要

光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)是一种纯拉格朗日、无网格的流体模拟方法。首先对SPH法的基本原理、核函数构造及控制方程离散方法、边界处理及邻域粒子搜索算法、时间积分等作了具体介绍。通过Linux平台编写的二维SPH程序较好地模拟了挡风墙周围风沙两相流的运动特性。仿真结果再现了沙障附近积沙的复杂物理现象:挡风墙周围积沙量以挡风墙为中心,呈“正态性”分布,中间多,两边少。且挡风墙存在时,对风速的阻挡作用随挡风墙高度增加而减小,水平风速超过其垂向高度后逐渐恢复至无挡风墙时的风场状态。表明风沙流运动过程中挡风墙对跃移沙粒和来流风具有明显的阻挡效应,与已有相关模拟结果相符,验证了SPH数值模拟方法的有效性。并为SPH方法在风沙两相流领域的进一步拓展和应用奠定了基础。