Numerical investigation on the water entry of a 3D circular cylinder based on a GPU-accelerated SPH method

光滑粒子流体力学 圆柱 库达 加速 机械 旋转(数学) 计算流体力学 计算机科学 计算科学 模拟 物理 几何学 并行计算 数学
作者
Hua‐Shan Zhang,Zhilang Zhang,Fang He,Moubin Liu
出处
期刊:European Journal of Mechanics B-fluids [Elsevier BV]
卷期号:94: 1-16 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.euromechflu.2022.01.007
摘要

As a typical fluid–structure interaction (FSI) problem, water entry involves violent fluid flows and changing free surfaces, which presents great challenges for numerical modeling. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a Lagrangian particle method that has natural advantages in modeling free surfaces and moving interfaces. However, SPH is computationally expensive due to the search of particle–particle interactions, and it causes great difficulties for performing large-scale simulations of 3D FSI problems. In this work, we present an accelerated SPH framework based on the Graphics Processing Unit (GPU) techniques to study water entry problems. The multi-threading programmed by Compute Unified Device Architecture (CUDA) is applied to enhance the computational performance in terms of efficiency and scale. Compared to the Single-CPU-based strategy, the newly presented GPU-accelerated SPH method is computationally more efficient with a speedup over hundreds times and enables a larger memory available for large-scale simulations of around ten million particles for three-dimensional cases. With the GPU-accelerated SPH method, the 3D water entry of a circular cylinder is investigated with some kinematic and dynamic characteristics explained. The results demonstrate that the rotational characteristic of a 3D cylinder in water entry is related to the dimensionless number γ defined as the ratio of the initial inclination angle to the initial velocity angle. The rotation of a cylinder changes from anticlockwise to clockwise with the increase in γ. A transition value of γ exists between the anticlockwise to clockwise rotation, which focuses on the range from 1.0 to 6.0. Meanwhile, the water entry of a 3D circular cylinder leads to a violent impact on the bottom of the cylinder, which causes a peak value of pressure being a maximum value at the early stage of the water entry. It is also indicated that the selection of the initial inclination angle has a great effect on the maximum pressure.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
纯真的伟诚完成签到 ,获得积分10
刚刚
大树完成签到 ,获得积分10
2秒前
风起枫落完成签到 ,获得积分10
3秒前
5秒前
byron完成签到 ,获得积分10
6秒前
星辉的斑斓完成签到 ,获得积分10
10秒前
跳跃的鹏飞完成签到 ,获得积分10
13秒前
Ally完成签到 ,获得积分10
15秒前
小小大杰哥完成签到 ,获得积分10
16秒前
BINBIN完成签到 ,获得积分10
19秒前
浮游应助Lny采纳,获得20
21秒前
玺青一生完成签到 ,获得积分10
22秒前
paopao完成签到 ,获得积分10
23秒前
ooa4321完成签到,获得积分10
24秒前
swordshine完成签到,获得积分0
26秒前
文献搬运工完成签到 ,获得积分10
29秒前
victory_liu完成签到,获得积分10
32秒前
luobote完成签到 ,获得积分10
33秒前
36秒前
科研通AI2S应助ooa4321采纳,获得10
40秒前
环游世界完成签到 ,获得积分10
47秒前
gxzsdf完成签到 ,获得积分10
51秒前
Ao_Jiang完成签到,获得积分10
57秒前
心灵美傲薇完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小孙完成签到,获得积分10
1分钟前
程大学发布了新的文献求助30
1分钟前
1分钟前
从心随缘完成签到 ,获得积分10
1分钟前
研究员2发布了新的文献求助30
1分钟前
浚稚完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
tc发布了新的文献求助10
1分钟前
麦子发布了新的文献求助10
1分钟前
程大学完成签到,获得积分10
1分钟前
鸭鸭完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
77完成签到,获得积分10
1分钟前
CY完成签到,获得积分10
1分钟前
笑点低疾完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
A complete Carnosaur Skeleton From Zigong, Sichuan- Yangchuanosaurus Hepingensis 四川自贡一完整肉食龙化石-和平永川龙 600
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5315099
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4457783
关于积分的说明 13868327
捐赠科研通 4347294
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2387685
邀请新用户注册赠送积分活动 1381815
关于科研通互助平台的介绍 1351008