1. 熟悉MPS-MAFL气泡模拟分析程序使用方法；
2. 掌握MPS-MAFL气泡模拟分析程序输入卡片的编写方法；
3. 掌握MPS-MAFL气泡模拟分析程序输入卡片调试方法；
4. 开展气泡动力学相关问题的计算分析。
在气泡动力学行为模拟计算中，传统的有限差分法和有限容积法等有网格方法在气液界面区域生成网格难度很大，并且当存在流固耦合、高速撞击等情况下，在大变形的两相界面区，网络的严重变形和扭曲使得传统网络方法往往失效，需要进行网络重构。
在这样的背景下，一类名为无网格方法(Meshless Method)的新型数值计算方法被广泛利用起来。这类方法的核心思想是通过把一系列离散节点或粒子布置在计算区域内部以及区域边界上，基于核近似、移动最小二乘近似或单位分解近似等函数逼近方法建立节点近似函数,再以配点形式或Galerkin形式等方法对控制方程进行等效变换，求解离散后的方程即可以得到无网格下流体控制方程的近似解。无网格方法没有网格依赖性，并且无网格数值模拟方法在解决边界复杂、网格不规则以及在求解过程中会发生网格突变、网络不规则等在传统方法中网络划分实施困难的问题上有较为明显的优势。其中，移动粒子半隐式法（moving particle semi-implicit, MPS）是一种新型的无网格方法。
为了解决MPS方法利用的Lagrange型计算方法存在对进出口流动边界条件下粒子追踪困难这一普遍难题，Yoon等建立了MPS-MAFL方法，这是一种将MPS方法与应用流动方向局部节点构建的无网格对流格式（MAFL）相结合的方法。MPS-MAFL方法在计算过程中将Lagrange方法与Euler方法进行自适应转换，拉格朗日方法在流体质点上建立坐标系，通过在整个流体流动过程中，对各个流体质点位置、速度等信息随时间变化规律的追踪来获得流体流动信息，而欧拉方法着眼于每一个空间点，基于在流动空间中的每一个空间点上运动要素随时间的变化描述来得到整个流场的信息。在具体过程中，先进行Lagrange计算，再进行Euler计算，实现了计算区域进出口处存在流动时的流场数值计算，其具体数值算法由图1所示。
图1 MPS-MAFL数值算法示意图
图2 气泡初始几何布置及边界条件示意图
本实验基于MPS-MAFL方法，研究在单通道内单气泡上升以及双气泡融合等过程，几何布置如图2所示。经过数值模拟，得到气泡运动过程中的气泡质心速度、气泡质心位置、气泡等效半径、流场压力云图以及气泡周围流场速度矢量等气泡动力学相关信息。
实验为仿真实验，仿真程序需在Windows 7及以上系统上运行。
1. 确定研究对象，对研究对象进行几何初始以及边界条件设置，确定气泡半径、流道长度及宽度、各壁面边界条件等，对于双气泡，还要设置气泡间的距离；
2. 学习程序中输入卡片的编写方法，并对所研究对象编写输入卡；
3. 学习程序运行方法并对写好的输入卡片进行气泡动力学相关计算；
4. 对程序运行结果进行后处理后得到气泡质心速度等信息，并学习通过后处理软件得到流场速度矢量、压力云图等信息。
通过上机演练进行教学。
1. 确定研究对象，对研究对象进行几何初始以及边界条件设置，确定气泡半径、流道长度及宽度、各壁面边界条件等，对于双气泡，还要设置气泡间的距离；
2. 学习程序中输入卡片的编写方法，并对所研究对象编写输入卡；
3. 学习程序运行方法并对写好的输入卡片进行气泡动力学相关计算；
4. 对程序运行结果进行后处理后得到气泡质心速度等信息，并学习通过后处理软件得到流场速度矢量、压力云图等信息。
实验结果为MPS-MAFL气泡模拟分析程序的输出文件，其中包含了描述宏观气泡、流场的各粒子种类、位置、压力等信息，通过后处理，得到气泡质心速度、气泡质心位置、气泡等效半径等参数随时间的变化关系。学生应掌握对输出文件进行处理分析的方法，学会绘制各参数随时间变化曲线，并能通过曲线分析对应的结论规律。
1. 掌握MPS-MAFL气泡模拟分析程序输入卡编写方法；
2. 掌握MPS-MAFL气泡模拟分析程序运行方法；
3. 掌握MPS-MAFL气泡模拟分析程序输出结果处理方法；
进行该项实验的学生应具备以下要求：
1. 熟悉核反应堆热工水力分析；
2. 熟悉影响气泡运动的主要无量纲参数。