鱼洗内颗粒流动的数值模拟

实验表明，鱼洗内的流动存在高度非线性的相互作用，并最终导致表面连续性的破坏.在数值模拟中，这类问题是非常难处理的.该文从离散的观点出发，直接考虑容器内部粒子的运动.即采用分子动力学方法，模拟鱼洗内的流动.该方法所考虑的实质是颗粒流动，不要求介质是连续的，从统计物理的观点看，当所模拟的粒子数非常大时，在统计上和连续介质相当.该文首先发展了基于消息传递(MPI)的并行计算程序，可以用来做大规模的颗粒流动模拟.对鱼洗内的颗粒流动模拟结果表明，在外界激励下，鱼洗内的颗粒流动表现出的现象和液体流动类似，边界的能量以波的形式向内部传播，并很快耗散掉，在边界激励点附近，颗粒因为受到边界和内部粒子的挤压作用而跳起，从直观现象上看，和鱼洗的流动实验一致.在能量的概率密度分布函数中，可以观察到两个明显的指数区.