1.一种基于水平集的软性磨粒流流场测试方法,其特征在于:所述测试方法包括以下步骤:
1)通过与流体Navier-Stokes方程结合,建立软性磨粒流的水平集函数的运动方程;
2)对空间作离散化和投影:用一组有限个离散的点来代替原来的连续空间,同时经投影作用使得有散度的转化为无散度的量;
3)对时间作离散化;
4)水平集函数与流体体积模型函数的结合进行迭代;
5)距离函数的重构:重构就是在已知函数分段平均值的情况下,构造满足一定精度下的原函数分布,由于数值方法的内在效应,经过若干演算时间后,原距离函数已不再满足要求,通过求解初始问题的稳定解来实现;
6)对软性磨粒流流场的测试:利用水平集方法的有效捕捉界面发生拓扑变化的原理,对流场特性进行较好地分析,找到最佳的加工状态。
2.如权利要求1所述的基于水平集的软性磨粒流流场测试方法,其特征在于:所述软性磨粒流是松散磨粒与流体混合,构成液-固两相或气-固两相磨粒流。
3.如权利要求1或2所述的基于水平集的软性磨粒流流场测试方法,其特征在于:所述步骤1)中,利用连续介质表面Ф(x,t)来描述两相流的界面边界,计算域内其他计算点处Ф值则表示该点到相界面的距离,其定义为Ф=Const,边界零水平集Ф,即:Γ={x|Ф(x,t)=0} (1)在磨粒运动过程中Ф遵循的守恒方程:
式(2)中:u为流场中的速度矢量; 为Ф的梯度;
在此设Ф<0为磨粒流区(l1),Ф>0为流体区(l2),则有:两相流的边界区域可表示为:
式(4)中: x∈Γ;σ为边界张力系数;Γ为边界区域;p为流体压强;μ为流体粘度;D/Dt为随体导数;
对于边界的速度单位矢量方向 及曲率κ表示为:及
为了保持Ф的距离函数性质,利用SUSSMAN M等提出的方法,对方程(2)进行时间离散的迭代重新初始化,其解为:初始化条件:d(x,0)=Ф(x);
式(6)中:
当sign(0)=0时,d(x,τ)与Ф(x,t)表示的零水平集等价;τ为重新初始化过程中迭代的虚拟时间,d为距离函数;根据方程(6)来简单地表示出系统的稳态d(x,τsteady),即:
4.如权利要求3所述的基于水平集的软性磨粒流流场测试方法,其特征在于:所述步骤4)中,根据水平集连续介质表面Ф的公式,定义体积模型F:式中: Ω为网格划分单元。
5.如权利要求4所述的基于水平集的软性磨粒流流场测试方法,其特征在于:所述步骤6)中,以SIMPLEC算法求解,模拟分析流体特性。