State-of-the-art of classical SPH for free-surface flows

MONCHO GOMEZ-GESTEIRA
2009 Journal of Hydraulic Research  
Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is the most widely established mesh-free method which has been used in several fields as astrophysics, solids mechanics and fluid dynamics. In the particular case of computational fluid dynamics, the model is beginning to reach a maturity that allows carrying out detailed quantitative comparisons with laboratory experiments. Here the state-of-the-art of the classical SPH formulation for free-surface flow problems is described in detail. This is demonstrated
more » ... using dam-break simulations in 2-D and 3-D. The foundations of the method will be presented using different derivations based on the method of interpolants and on the moving least-squares approach. Different methods to improve the classic SPH approach such as the use of density filters and the corrections of the kernel function and its gradient are examined and tested on some laboratory cases. RÉSUMÉ La méthode SPH est la méthode numérique sans maillage la plus largement établie et utilisée en astrophysique, mécanique des solides et dynamique des fluides. Dans le cas particulier de la simulation numérique des écoulements, le modèle commence à atteindre une maturité suffisante pour permettre des comparaisons quantitatives détaillées avec des mesures expérimentales. Dans cet article, l'état de l'art de la formulation SPH classique pour les problèmes d'écoulements à surface libre est décrit en détail, en s'appuyant sur des simulations de rupture de barrage en 2D et 3D. Les fondements de la méthode sont présentés selon différentes approches basées sur la méthode des interpolateurs et sur les moindres carrés mobiles. Différentes méthodes d'amélioration de l'approche SPH classique telles que l'utilisation de filtrage de la densité et les techniques de correction de la fonction noyau et de son gradient sont examinées et testées sur des cas de laboratoire.
doi:10.3826/jhr.2010.0012 fatcat:jxw26yrhf5grbopdlin7qi3cgu