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光滑粒子动力学方法的发展与应用 被引量:43
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作者 刘谋斌 宗智 常建忠 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期217-234,共18页
光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是一种拉格朗日型无网格粒子方法,已经成功地应用到了工程和科学的众多领域.SPH使用粒子离散及代表所模拟的介质,并且基于粒子体系估算和近似介质运动的控制方程.本文分析和综述了... 光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是一种拉格朗日型无网格粒子方法,已经成功地应用到了工程和科学的众多领域.SPH使用粒子离散及代表所模拟的介质,并且基于粒子体系估算和近似介质运动的控制方程.本文分析和综述了SPH模拟方法的发展历程、数值方法与应用进展.介绍了SPH方法的基本思想;从连续性、边界处理、稳定性和计算效率4个方面阐述了SPH方法的研究现状;介绍了SPH方法近年来在可压缩流动、不可压缩流动以及弹塑性材料高速变形与失效方面的一些典型应用;并对SPH方法的发展与应用进行了预测与展望. 展开更多
关键词 光滑粒子动力学(SPH) 无网格方法 粒子方法 连续性 稳定性 计算效率
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光滑粒子动力学方法及其应用 被引量:4
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作者 刘鹏 刘更 +1 位作者 刘天祥 姚艳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第9期1126-1130,共5页
光滑粒子动力学(Smoothed Partic le Hydrodynam ics,SPH)方法是近年来得到广泛发展和应用的无网格方法的一个重要分支,它是一种纯Lagrangian方法。本文对现有的光滑粒子动力学方法进行了综述,介绍了该方法的理论基础、连续介质守恒方... 光滑粒子动力学(Smoothed Partic le Hydrodynam ics,SPH)方法是近年来得到广泛发展和应用的无网格方法的一个重要分支,它是一种纯Lagrangian方法。本文对现有的光滑粒子动力学方法进行了综述,介绍了该方法的理论基础、连续介质守恒方程、方法稳定性的改善等,重点阐述了边界条件的处理,并给出了SPH方法的算例。最后,介绍了SPH方法的最新进展状况。 展开更多
关键词 光滑粒子动力学方法 SPH 核函数 边界粒子
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三维溃坝流的光滑粒子动力学方法模拟 被引量:4
3
作者 许晓阳 任胜章 邓方安 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期676-682,共7页
采用光滑粒子动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对三维溃坝流问题进行了数值模拟。为了逼真地模拟出坝内水体与壁面间相互作用而产生的水花飞溅、融合以及近壁面流动等现象,加入了混合长度形式的湍流模型。为了有效地防... 采用光滑粒子动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对三维溃坝流问题进行了数值模拟。为了逼真地模拟出坝内水体与壁面间相互作用而产生的水花飞溅、融合以及近壁面流动等现象,加入了混合长度形式的湍流模型。为了有效地防止粒子穿透固壁,提出了一种新型的适合三维数值模拟的固壁边界处理方法。应用SPH方法对三维溃坝流进行了数值模拟,并分别考虑了未添加障碍物和添加圆柱障碍物两种情形。计算结果表明,改进SPH方法能够精细地捕捉溃坝流在不同时刻的自由液面,并获得稳定而精确的数值结果。 展开更多
关键词 光滑粒子动力学 三维数值模拟 溃坝流 障碍物
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光滑粒子动力学方法在复杂流动中的研究进展 被引量:4
4
作者 周光正 葛蔚 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1145-1161,共17页
光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是一种纯粹的拉格朗日型无网格数值方法,尤其在处理包含自由表面或多相运动界面的复杂流动问题方面具有独特优势。随着计算精度和稳定性等方面的不断完善,SPH方法已被广泛应用于科... 光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是一种纯粹的拉格朗日型无网格数值方法,尤其在处理包含自由表面或多相运动界面的复杂流动问题方面具有独特优势。随着计算精度和稳定性等方面的不断完善,SPH方法已被广泛应用于科学和工程的众多领域。介绍了SPH基础理论的最新成果,重点分析了其在界面流、流固耦合、非牛顿流体等领域的研究进展,并对未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 模拟 流体力学 光滑粒子动力学 两相流 非牛顿流体 流固耦合 无网格方法
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二维自由表面流动的光滑粒子动力学方法数值模拟 被引量:1
5
作者 何涛 周岱 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1425-1429,共5页
在流体微可压缩的假定下,运用光滑粒子动力学(SPH)方法模拟了二维自由表面流动问题.选用正则化五次样条函数作为SPH核函数,由状态方程求得压力,采用显式三步法进行时间积分,利用链表法作为粒子搜索策略,并引入动态粒子模拟边界条件,提... 在流体微可压缩的假定下,运用光滑粒子动力学(SPH)方法模拟了二维自由表面流动问题.选用正则化五次样条函数作为SPH核函数,由状态方程求得压力,采用显式三步法进行时间积分,利用链表法作为粒子搜索策略,并引入动态粒子模拟边界条件,提出了多项修正措施以弥补SPH方法的缺点.研究表明,文中计算结果与实验数据吻合,计算精度理想,且消除了流体粒子附着在边界上的不合理现象. 展开更多
关键词 光滑粒子动力学方法 自由表面流 三步法 动态粒子边界条件 核函数修正
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基于光滑粒子动力学的煤岩刨刀刨削过程数值模拟 被引量:1
6
作者 岳立新 刘金松 +1 位作者 刘宝龙 田晓旭 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期934-938,共5页
为研究刨削参数对刨刀载荷特性的影响规律,对刨刀破煤过程进行仿真,为得到更可靠的仿真数据,采用光滑粒子动力学(SPH)与有限元进行耦合(FEM)对刨刀破煤过程进行模拟,并将仿真结果与传统有限元算法进行比较证明此算法的优越性。通过模拟... 为研究刨削参数对刨刀载荷特性的影响规律,对刨刀破煤过程进行仿真,为得到更可靠的仿真数据,采用光滑粒子动力学(SPH)与有限元进行耦合(FEM)对刨刀破煤过程进行模拟,并将仿真结果与传统有限元算法进行比较证明此算法的优越性。通过模拟不同刨削参数下的刨刀的破煤过程,得到刨刀载荷数据。研究结果表明:随着刨削速度的增加,刨刀在刨削过程中的整体受载变化不大,但刨刀所受载荷峰值和波动范围随着随刨削速度的增加而增大;随着刨削深度的增加,刨刀在刨削过程中的整体受载有着明显的变化,具体表现为:刨刀所受载荷峰值和均值随着随刨削深度的增加而增大,但刨削深度对刨刀载荷波动范围影响不明显。 展开更多
关键词 光滑粒子动力学 FEM-SPH耦合 刨刀载荷 刨削参数
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光滑粒子动力学方法的固液二相流研究 被引量:3
7
作者 邓嘉胤 杨健 +2 位作者 王乐勤 杜红霞 王娜 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期853-858,共6页
为了精确、高效地模拟生物工程和化工生产领域中的固液两相流动、指导设备设计和改进生产工艺,在光滑粒子流体动力学方法(SPH)的基础上,提出了一种考虑固液双向耦合作用的固液二相流算法.其中,固液两相被离散为拉格朗日粒子,流体和固体... 为了精确、高效地模拟生物工程和化工生产领域中的固液两相流动、指导设备设计和改进生产工艺,在光滑粒子流体动力学方法(SPH)的基础上,提出了一种考虑固液双向耦合作用的固液二相流算法.其中,固液两相被离散为拉格朗日粒子,流体和固体力学的控制方程则转化为相应的粒子间作用力.模型由初始状态启动后,粒子在这些力的作用下运动演化.由粒子携带的信息,通过插值核函数可以求得流场和固体的运动参数.通过标准算例的模拟,验证了控制方程组和边界条件的正确性.使用该方法模拟二维球形固相在水中的运动,初步分析表明模拟结果是合理的,因而采用该方法模拟化工生产中的固液二相流问题也是可行的. 展开更多
关键词 光滑粒子动力学 计算流体力学 拉格朗日法 固液二相流
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基于光滑粒子流体动力学算法的虚拟手术血雾仿真模拟方法
8
作者 王文聪 孙龙 +2 位作者 周峰 张峰峰 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1398-1404,共7页
针对在虚拟手术系统中血流和烟雾的仿真模拟效果的运动规律和实时性的不足,本文利用光滑粒子流体动力学无网格技术对虚拟手术中血液和烟雾的仿真模拟进行研究。针对光滑粒子流体动力学方法的粒子属性更新速度受临近粒子搜索计算影响较... 针对在虚拟手术系统中血流和烟雾的仿真模拟效果的运动规律和实时性的不足,本文利用光滑粒子流体动力学无网格技术对虚拟手术中血液和烟雾的仿真模拟进行研究。针对光滑粒子流体动力学方法的粒子属性更新速度受临近粒子搜索计算影响较大的问题,对已有的临近粒子搜索法进行了改进,实验表明:在8000个粒子时采用遍历搜索法和树形搜索算法分别需要耗时548.6 ms和129.6 ms,采用本文改进的邻近粒子搜索算法需19.4 ms,改进后的算法相比直接遍历搜索算法减少了96.5%计算量,比树形搜索算法减少了85%计算量,而且随着粒子数量的增加,本文的方法越来越具有优势。搭建了虚拟手术训练平台,实现了电剪切训练和电凝止血训练。 展开更多
关键词 虚拟手术 血液仿真 烟雾仿真 光滑粒子流体动力学算法 NAVIER-STOKES方程 临近粒子搜索算法 电剪切训练 电凝止血训练
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自然对流传热问题的改进光滑粒子流体动力学模拟
9
作者 许晓阳 于巍 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期427-434,共8页
基于一种改进的光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对封闭方腔自然对流传热问题进行了数值模拟。为了抑制压力场中由于弱可压缩假设而引起的非物理震荡,在连续性方程中引入了密度耗散项;为了克服粒子分布不均... 基于一种改进的光滑粒子流体动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对封闭方腔自然对流传热问题进行了数值模拟。为了抑制压力场中由于弱可压缩假设而引起的非物理震荡,在连续性方程中引入了密度耗散项;为了克服粒子分布不均匀引起的拉伸不稳定性,联合了粒子迁移技术;为了提高梯度算子的精度和数值稳定性,施加了核梯度修正算法。首先,运用改进SPH方法对瑞利数Ra=104的封闭方腔自然对流传热问题进行模拟,通过与有限体积方法得到结果的比较验证了方法的有效性。随后,扩展到Ra=105和106进行模拟,讨论了不同瑞利数下速度场和温度场的分布规律,分析了不同物理参数对自然对流传热的影响。数值结果表明,本文改进SPH方法可准确有效地模拟自然对流传热问题。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 自然对流 传热 封闭方腔 数值模拟
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光滑粒子流体动力学流体仿真技术综述 被引量:4
10
作者 刘树森 何小伟 +1 位作者 王文成 吴恩华 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期481-512,共32页
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是实现流体仿真的主要技术之一.随着生产实践中流体仿真应用需求的增加,近些年涌现了许多相关研究成果,改善了流体不可压缩性、粘性、表面张力等物理特性模拟的视觉真实性、效... 光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是实现流体仿真的主要技术之一.随着生产实践中流体仿真应用需求的增加,近些年涌现了许多相关研究成果,改善了流体不可压缩性、粘性、表面张力等物理特性模拟的视觉真实性、效率与稳定性.同时,一些工作探讨了复杂场景的高质量模拟,以及多场景、多材料的统一仿真框架,增强了SPH流体仿真技术的应用效能.从以上几个方面对SPH流体仿真技术进行归纳、总结和讨论,并对其未来发展进行了展望. 展开更多
关键词 计算机图形学 计算物理 光滑粒子流体动力学
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基于光滑粒子流体动力学的波浪中航行体入水数值模拟 被引量:4
11
作者 管祥善 孙鹏楠 +1 位作者 李江昊 孙龙泉 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期85-95,I0002,共12页
航行体在波浪条件下高速入水的运动响应和载荷特性是其研发设计过程中需要重点考虑的问题,为了对该问题进行精准预测,采用无网格光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,提出了一种新型周期性波浪边界技术,利用... 航行体在波浪条件下高速入水的运动响应和载荷特性是其研发设计过程中需要重点考虑的问题,为了对该问题进行精准预测,采用无网格光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,提出了一种新型周期性波浪边界技术,利用四元数法计算物体六自由度运动,建立了波浪条件下入水模拟的数值水池。通过对静水中方块体垂直落水和航行体倾斜入水运动轨迹和冲击载荷的模拟,对比于实验参考结果,验证了数值模型的计算精度。随后,在SPH数值波浪水池中对航行体在不同波浪相位角下的高速入水过程开展研究,结果表明航行体弹道稳定性受到波浪相位角影响显著,0°相位角入水时弹道最为稳定。该新型SPH数值水池能够实现航行体波浪中入水过程的精确预报。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 航行体入水 周期性边界 造波 四元数法
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基于光滑粒子流体动力学数值仿真方法的武器系统冲击损伤虚拟试验
12
作者 李鹏飞 夏洪利 +2 位作者 侯川玉 周宇琦 缪海斌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期208-214,共7页
冲击损伤问题广泛存在于各类武器装备中并严重影响装备使用及寿命,目前针对冲击损伤的虚拟试验研究尚没有普遍适用的基础模型。围绕冲击损伤虚拟试验基础模型构建问题,对光滑流体动力学基本原理及其数值仿真方法在冲击损伤虚拟试验中的... 冲击损伤问题广泛存在于各类武器装备中并严重影响装备使用及寿命,目前针对冲击损伤的虚拟试验研究尚没有普遍适用的基础模型。围绕冲击损伤虚拟试验基础模型构建问题,对光滑流体动力学基本原理及其数值仿真方法在冲击损伤虚拟试验中的应用展开深入论述。构建改进的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)数值计算模型,对物理模型的粒子化处理、材料边界处理等问题进行详细论述。对典型的刚性颗粒冲击铜靶板问题进行仿真计算,验证仿真可靠性和计算准确性,并对刚性颗粒不同棱角接触靶板的损伤情况进行对比分析,以充分说明SPH方法在冲击损伤虚拟试验中的适用性。 展开更多
关键词 冲击损伤 光滑粒子流体动力学 边界处理方法 虚拟试验 数值仿真
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液体火箭多级活塞筒偏心弹射动力学研究
13
作者 宋士泽 姜毅 +1 位作者 赵远扬 沈博晗 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第2期167-175,共9页
液体推进剂晃动会改变火箭质心并对贮箱产生动态载荷,不利于发射稳定性和安全性。针对液体火箭多级活塞筒偏心弹射过程中的姿态偏移与液体晃动耦合问题,运用有限元-光滑粒子流体动力学方法(FEM-SPH),建立了液体火箭及其发射系统流固耦... 液体推进剂晃动会改变火箭质心并对贮箱产生动态载荷,不利于发射稳定性和安全性。针对液体火箭多级活塞筒偏心弹射过程中的姿态偏移与液体晃动耦合问题,运用有限元-光滑粒子流体动力学方法(FEM-SPH),建立了液体火箭及其发射系统流固耦合模型,模拟分析了液体火箭多级活塞筒偏心弹射全过程,探究了液体火箭适配器数量及空间分布对火箭初始扰动、火箭贮箱受力及适配器自身受力特性的影响。结果表明:液体火箭偏心弹射诱使火箭偏航角偏移,弹射过程火箭氧化剂贮箱所受的侧向晃动载荷高于同级燃料贮箱,位于火箭上部的第一道适配器受力变化更显著。适配器上疏下密分布时火箭偏航角和适配器受力变化最大,适配器上密下疏分布时各贮箱受到晃动力峰值最大。适配器由四道增至六道可使火箭弹射偏航角减小26.9%,各贮箱所受侧向晃动力峰值平均降低24.1%,第一道适配器受力变化量减小34.6%。 展开更多
关键词 液体火箭 多级活塞筒弹射 光滑粒子流体动力学方法 适配器分布
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波浪对透空式结构物冲击作用的光滑粒子流体动力学数值模拟 被引量:9
14
作者 任冰 高睿 +2 位作者 金钊 王国玉 王永学 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期163-177,共15页
基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的二维数值波浪水槽模拟了规则波对透空式结构物的冲击作用。通过黎曼解和CSPM相结合的方法对连续方程和动量方程进行了修正。对造波边界采用虚粒子法模拟。提出了一种耦合计算方法来消除造波边界附近... 基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的二维数值波浪水槽模拟了规则波对透空式结构物的冲击作用。通过黎曼解和CSPM相结合的方法对连续方程和动量方程进行了修正。对造波边界采用虚粒子法模拟。提出了一种耦合计算方法来消除造波边界附近的压力波动现象,在结构物边界处设置了适合的冲击边界条件。应用修正的SPH模型模拟了规则波对浪溅区结构物的冲击作用,给出了结构物附近流场和压力场的变化特征,并应用物理模型试验结果对数值模型进行了验证。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 波浪冲击 数值水槽
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一种光滑粒子流体动力学-有限元法转换算法及其在冲击动力学中的应用 被引量:11
15
作者 张志春 强洪夫 高巍然 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期105-110,共6页
为了解决冲击动力学中的大变形问题,提出了一种光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)转换算法,以等效Mises应力作为转换判据,将冲击过程中局部大变形区域的有限元网格转换为SPH粒子.该算法在大变形区域使用具有优势的SPH,在小变形区域... 为了解决冲击动力学中的大变形问题,提出了一种光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)转换算法,以等效Mises应力作为转换判据,将冲击过程中局部大变形区域的有限元网格转换为SPH粒子.该算法在大变形区域使用具有优势的SPH,在小变形区域使用精度和效率更高的FEM,为冲击动力学问题的数值计算提供了一条有效途径.使用SPH-FEM转换算法对圆柱形钢弹正冲击钢板发生冲塞破坏的过程进行了三维数值计算,计算结果与实验吻合较好,显示了该算法在计算精度方面的优势.在实际工程中,需要根据具体材料的失效模式,选择更加合适的转换判据. 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 有限元法 转换算法 冲击
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多相流动的光滑粒子流体动力学方法研究综述 被引量:16
16
作者 陈飞国 葛蔚 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2357-2373,共17页
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)具有粒子方法的无网格和全拉格朗日特征,适用于具有界面大变形、不连续性和多物理场的多相流的高精度模拟.SPH方法模拟多相流已有大量报道,具体的实现方式也大不相同.本文首先... 光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)具有粒子方法的无网格和全拉格朗日特征,适用于具有界面大变形、不连续性和多物理场的多相流的高精度模拟.SPH方法模拟多相流已有大量报道,具体的实现方式也大不相同.本文首先阐述了采用SPH方法模拟流体的基本控制方程,以及求解过程中需要考虑的流体压力求解、表面张力、固体边界等问题.整理和总结了基于SPH方法进行多相流模拟的主要实现方式:(1)双流体模型的拉格朗日求解器:两相离散为两组独立SPH粒子,并用显式相间作用耦合两相;(2)多相SPH方法:SPH方法对多相流模拟的自然延伸,相间作用由SPH参数隐式描述;(3)SPH与其他离散方法的耦合:差异较大的两相各自采用不同离散方法,发挥不同拉格朗日方法的优点;(4)SPH和基于网格方法的耦合:网格方法处理简单的单相流动主体,获得精度和效率间的平衡.另外,还在模拟参数物理化等方面论述了与SPH方法模拟多相流相关的一些改进和修正方法,并在最后讨论和建议了提高多相流SPH模拟效率和精度的措施. 展开更多
关键词 无网格 光滑粒子流体动力学 多相流 表面张力 核函数
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光滑粒子流体动力学二阶算法精度研究 被引量:15
17
作者 郑兴 段文洋 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期821-827,共7页
光滑粒子流体动力学(SPH)由于无需网格生成和拉格朗日特性,对求解带有自由表面和大变形的力学问题有优势。但是该方法存在计算精度不高,计算效率较低等缺点。为此重点对SPH方法的精度提高进行研究。介绍了传统算法的基本公式,根据误差... 光滑粒子流体动力学(SPH)由于无需网格生成和拉格朗日特性,对求解带有自由表面和大变形的力学问题有优势。但是该方法存在计算精度不高,计算效率较低等缺点。为此重点对SPH方法的精度提高进行研究。介绍了传统算法的基本公式,根据误差分析指出该算法精度不高的原因,提出了SPH二阶精度算法。通过精度验证分析,证明了该方法的精度的确能够达到二阶。通过二维计算实例,给出传统方法和二阶方法在粒子均匀分布和非均匀分布时函数值以及函数的一、二阶导数的误差分布,证明二阶算法能够克服传统算法的一些缺点,且计算精度有较大提高。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 二阶算法 精度分析 无网格方法
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光滑粒子流体动力学方法的高效异构加速 被引量:5
18
作者 王迎瑞 黎雷生 +1 位作者 王景焘 田荣 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期2040-2056,共17页
目前,光滑粒子流体动力学方法的GPU加速几乎都是基于简化的Euler控制方程,完整的Navier-Stokes方程的GPU实现非常少,且对其困难、优化策略、加速效果的描述较为模糊.另一方面,CPU-GPU协同方式深刻影响着异构平台的整体效率,GPU加速模型... 目前,光滑粒子流体动力学方法的GPU加速几乎都是基于简化的Euler控制方程,完整的Navier-Stokes方程的GPU实现非常少,且对其困难、优化策略、加速效果的描述较为模糊.另一方面,CPU-GPU协同方式深刻影响着异构平台的整体效率,GPU加速模型还有待进一步探讨.文中的目的是将自主开发的、基于Navier-Stokes方程的SPH应用程序petaPar在异构平台上进行高效加速.文中首先从数学公式的角度分析了Euler方程和NavierStokes方程的计算特征,并总结了Navier-Stokes方程在GPU加速中面临的困难.由于Euler方程只含有简单的标量和向量计算,是典型的适合GPU的计算密集轻量级kernel;而完整形式的Navier-Stokes方程涉及复杂的材料本构和大量张量计算,需要面对GPU上大kernel带来的系列问题,如访存压力、cache不足、低占用率、寄存器溢出等.文中通过减少粒子属性、提取操作到粒子更新、利用粒子的重用度、最大化GPU占用率等策略对Navier-Stokes方程的粒子交互kernel进行优化,具体实现见5.1节.同时,文中调研了三种GPU加速模型:热点加速、全GPU加速以及对等协同,分析了其开发投入、应用范围、理论加速比等,并深入探讨了对等协同模型的通信优化策略.由于通信粒子的不连续分布,GPU端通信粒子的抽取、插入、删除等操作本质上是对不连续内存的并行操作,会严重影响CPU-GPU的同步效果,而相关文献对此问题没有阐述.我们通过改进粒子索引规则解决此问题:粒子排序时不仅考虑网格编号,还要考虑网格类型,具体实现见5.2.3节.基于Euler方程和Navier-Stokes方程实现并分析了三种GPU加速模型.测试结果显示,三种模型下,Euler方程分别获得了8倍、33倍、36倍的加速,Navier-Stokes方程分别获得了6倍、15倍、20倍的加速.全GPU加速均突破了热点加速的加速比理论上限,对等协同比之全GPU加速又可以获得进一步提高.特别是对于Navier-Stokes方程,采用文中的kernel优化策略及对等协同模型,最终在异构平台上实现了20倍的整体加速.针对Navier-Stokes方程的对等协同版本这一应用范围最广、加速效果最好的实现,在Titan超级计算机的6个和1024个异构计算节点上进行了强、弱可扩展性测试,分别获得了67.1%和75.2%的并行效率. 展开更多
关键词 CPU—GPU耦合计算 热点加速 全GPU加速 对等协同 粒子模拟 光滑粒子流体动力学 petaPar
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光滑粒子流体动力学方法研究 被引量:5
19
作者 陈建设 徐绯 黄其青 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期78-82,共5页
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在模拟大变形问题时具有明显的优势,但是由于粒子的不连续性,致使其计算精度较低。文中对光滑粒子流体动力学方法中函数及其一阶导数的核估计进行详细研究。讨论传统的SPH... 光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法在模拟大变形问题时具有明显的优势,但是由于粒子的不连续性,致使其计算精度较低。文中对光滑粒子流体动力学方法中函数及其一阶导数的核估计进行详细研究。讨论传统的SPH方法和改进的CSPH(corrective smoothed particle hydrodynamics)方法的离散思想,在Taylor展开的基础上引入修正的MSPH(modified smoothed particle hydrodynamics)方法,并推导一维和二维情况下函数的核估计和函数的一阶导数核估计的离散形式。最后通过数值算例,对三种不同的SPH方法的计算精度进行详细比较,结果表明,CSPH和MSPH方法可以极大提高边界粒子的计算精度,在二维情况下,MSPH方法的计算精度要优于CSPH方法。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学(anoothed PARTICLE hydrodynamics SPH) 函数核估计 一阶导数核估计
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激光辐照柱体铝靶的三维光滑粒子流体动力学仿真 被引量:2
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作者 陈华 汤文辉 +3 位作者 冉宪文 徐志宏 周浩 徐彬彬 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2802-2806,共5页
在现有光滑粒子流体动力学方法基础上,提出了结合差分方法处理激光辐照边界条件的方法,并利用此方法自编程序模拟计算了功率密度为5.0×109 W/cm2的强连续激光辐照铝靶时的热-力学效应,准确给出了与激光作用的边界粒子的分布和飞散... 在现有光滑粒子流体动力学方法基础上,提出了结合差分方法处理激光辐照边界条件的方法,并利用此方法自编程序模拟计算了功率密度为5.0×109 W/cm2的强连续激光辐照铝靶时的热-力学效应,准确给出了与激光作用的边界粒子的分布和飞散情况,同时给出了不同时刻靶体的温度场,得到了温度分布规律,并对结果进行了分析。 展开更多
关键词 连续激光 光滑粒子流体动力学 边界条件 数值模拟
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