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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
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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
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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
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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
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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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面向光滑粒子流体动力学(SPH)流体的湍流细节模拟 被引量:3
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作者 班晓娟 周靖 +2 位作者 王笑琨 刘斯诺 徐衍睿 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期847-854,共8页
研究基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法的恢复涡流和湍流细节的方法,缓解因采用人工黏度而产生的数值耗散.根据由黏性力引起的动能损失率对离散点的涡度进行修正.通过流函数将涡度变化恢复到速度场,避... 研究基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法的恢复涡流和湍流细节的方法,缓解因采用人工黏度而产生的数值耗散.根据由黏性力引起的动能损失率对离散点的涡度进行修正.通过流函数将涡度变化恢复到速度场,避免求解Biot-Savart积分这一耗时过程.该方法基于旋度计算,不仅可以增强现有的涡流,还可在潜在位置产生新的湍流,并且其易于集成到现有SPH方法中.实验证明,该方法可以逼真地模拟湍流细节,并实现不同强度水平的增强效果. 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学(sph) 流体模拟 湍流 涡度
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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
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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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基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的环模制粒成型数值模拟方法研究 被引量:1
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作者 孙万峰 王禹 +1 位作者 孙宇 武凯 《饲料工业》 CAS 北大核心 2022年第17期9-14,共6页
环模制粒是饲料工业、生物质能源等领域广泛采用的工艺,其核心是单个模孔内物料的非连续挤压成形过程。针对饲料粉体、秸秆颗粒等松散物料环模制粒过程的非连续多次压制特征,提出了一种基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的环模制粒成形... 环模制粒是饲料工业、生物质能源等领域广泛采用的工艺,其核心是单个模孔内物料的非连续挤压成形过程。针对饲料粉体、秸秆颗粒等松散物料环模制粒过程的非连续多次压制特征,提出了一种基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的环模制粒成形数值模拟方法,并针对单个模孔内物料的多次压制过程进行了仿真分析,研究了成型过程中物料的流动情况、密度变化情况以及多次挤压对压制力和颗粒密度的影响,并将仿真结果与已有研究中的结论相对比。结果表明,该成型过程经过4次压制后进入稳定状态;在进入稳定挤压状态前,模孔入口处物料的密度更大。该方法可应用于饲料粉体、秸秆颗粒等松散物料的模压成型数值模拟中。 展开更多
关键词 环模制粒机 单孔压制 非连续压制 光滑粒子流体动力学 数值模型
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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
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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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光滑质点流体动力学(SPH)及其算法特性 被引量:24
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作者 郑兴 段文洋 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第4期550-559,共10页
基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、... 基于Lagrange观点的无网格方法计算是建立在一群可移动的自适应性的质点基础之上,对特大变形区域和自由表面的捕捉有着较高的精度。光滑质点流体动力学(SPH)是无网格方法的一种,本文阐述其理论基础和计算方法,主要包括:SPH的基本概念、核近似和粒子近似的基本原理、核函数的构造方法、SPH形式的流体运动方程、边界处理方法和数值算例等多方面内容。研究工作在了解SPH方法的理论特点和潜在优势的同时,也为相关问题的深入研究和改进奠定了理论和算法基础。 展开更多
关键词 光滑质点流体动力学(sph) 无网格方法 核近似 粒子近似
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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
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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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基于光滑粒子流体动力学法的飞机风挡鸟撞失效破坏模拟 被引量:2
11
作者 陈贺贺 原梅妮 +2 位作者 李立州 史明东 何小晶 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第7期62-67,共6页
运用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法模拟了鸟撞飞机风挡的过程,鸟体模型采用SPH法建立,风挡模型采用Lagrange法定义,鸟体以515 km/h、562 km/h和600 km/h的速度分别撞击风挡对称线上前1/3点。通过仿真模... 运用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法模拟了鸟撞飞机风挡的过程,鸟体模型采用SPH法建立,风挡模型采用Lagrange法定义,鸟体以515 km/h、562 km/h和600 km/h的速度分别撞击风挡对称线上前1/3点。通过仿真模拟,获取了鸟体撞击风挡的应变、位移、应力曲线,风挡失效损伤演化过程,并与试验结果对比,证明所建鸟撞风挡有限元模型可以准确预测风挡的鸟撞动态响应。研究表明:鸟体撞击风挡对称线前1/3点时,风挡最大变形发生在风挡中间部位;风挡在弯曲作用下首先会在内表面发生失效破坏;撞速为600 km/h的风挡发生失效破坏后,在撞击区域形成多条与风挡对称线呈大约50°夹角的裂纹及少部分横向裂纹。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学(sph) 飞机风挡 鸟撞 数值模拟 失效破坏
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光滑粒子流体动力学方法研究 被引量:5
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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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光滑粒子流体动力学方法的高效异构加速 被引量:5
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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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多相流动的光滑粒子流体动力学方法研究综述 被引量:16
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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
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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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水气二相流光滑粒子流体动力学方法研究进展 被引量:1
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作者 潘毅 刘玉钰 +3 位作者 汪明智 匡翠萍 倪兴也 孙鹏楠 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期385-394,共10页
从状态方程、连续方程、动量方程和其他数值技术等方面,对光滑粒子流体动力学(SPH)解决水气二相流问题的数值技术和最新进展进行了综述,并对各项技术进行了评价。最后,提出了未来的研究展望。
关键词 光滑粒子流体动力学(sph) 水气二相流 数值技术
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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
17
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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基于光滑粒子流体动力学方法的溃坝水流模拟 被引量:7
18
作者 刘慧玲 李海桥 《人民长江》 北大核心 2019年第7期150-154,159,共6页
受全球气候变暖的影响,由极端天气引发的类似溃坝等问题发生的概率大大增加,深入研究溃坝水流的水动力特性势在必行。在分析光滑粒子流体动力学基本原理的基础上,提出了一种改进的边界处理方法,即将接近壁面的流体视为层流,在耦合动力... 受全球气候变暖的影响,由极端天气引发的类似溃坝等问题发生的概率大大增加,深入研究溃坝水流的水动力特性势在必行。在分析光滑粒子流体动力学基本原理的基础上,提出了一种改进的边界处理方法,即将接近壁面的流体视为层流,在耦合动力边界附近引入层流黏性近似边界层理论。采用该方法对溃坝水流进行数值模拟,将SPH数值模拟得到的外轮廓、自由液面高度以及压力与实验结果进行了比较和分析。结果表明:改进的边界处理方法较完整地得到了水流与壁面相互作用而产生的多种复杂的物理现象,其外部轮廓与实验非常吻合;自由表面融合过程中液面间冲击的能量耗散会导致融合后的液面高度存在一些差异;不同监测点处压力随时间的变化基本落在置信区间之内。数值模拟结果与实验结果吻合度较高,验证了改进方案的可靠性和计算结果的准确性。 展开更多
关键词 溃坝水流模拟 自由液面 耦合动力边界 光滑粒子流体动力学(sph)
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求解浅水方程的光滑粒子流体动力学法 被引量:4
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作者 张姝慧 汪继文 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期888-891,共4页
文章将光滑粒子流体动力学(SPH)法应用于浅水方程,针对传统SPH法中存在的边界缺陷问题,引入了一种处理边界条件的方法,即虚粒子法,对一维溃坝问题进行模拟,并将所得结果与用有限差分法等数值方法得到的结果相比较,结果表明SPH法能够捕... 文章将光滑粒子流体动力学(SPH)法应用于浅水方程,针对传统SPH法中存在的边界缺陷问题,引入了一种处理边界条件的方法,即虚粒子法,对一维溃坝问题进行模拟,并将所得结果与用有限差分法等数值方法得到的结果相比较,结果表明SPH法能够捕捉到水坝崩溃后的激波现象,并且所得图像较为平滑,在间断处也较为锐利。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 浅水方程 光滑核函数 人工粘度 边界缺陷
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两相光滑粒子流体动力学方法在动床溃坝问题中的应用 被引量:2
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作者 乔成 潘华利 欧国强 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2017年第5期625-632,共8页
光滑粒子流体动力学(SPH)方法采用离散分布的粒子作为离散工具,借助粒子和核函数将场变量及其导数以某种加权求和的方式进行计算,使得该方法更适于处理包含大位移、动边界和自由表面的问题。本文在分析动床条件下的溃坝问题时,以Drunker... 光滑粒子流体动力学(SPH)方法采用离散分布的粒子作为离散工具,借助粒子和核函数将场变量及其导数以某种加权求和的方式进行计算,使得该方法更适于处理包含大位移、动边界和自由表面的问题。本文在分析动床条件下的溃坝问题时,以Drunker-Prager准则作为底床颗粒物的侵蚀启动判断条件。满足该条件而发生启动的颗粒物将以非牛顿流体的特征发生运动,即以Herschel-Bulkley-Papanastasiou模型来描述;否则,认为底床颗粒物未启动而保持静止状态。为进一步改进计算结果,采用基于体积比的两相SPH方法描述固液混合体的动力学特征,并基于固液混合颗粒流的动力学特征对混合黏度的计算进行改进。基于上述原理,分析动床条件下的溃坝问题,并将数值计算结果与已有的实验数据进行对比,证明本文提出的混合黏度计算公式改进了数值计算结果。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学 动床 溃坝 两相 非牛顿流体
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