一种求解不可压N-S方程的非结构化网格方法 被引量：9

1

作者 徐明海 陶文铨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期83-86,共4页

将Date压力修正算法推广到非结构化网格中来处理压力与速度的耦合,用具有二阶精度的迎风最小二乘格式离散对流项,用梯度投影法离散扩散项,得到了一种在非结构化网格上求解N-S方程的同位网格法.它充分利用了单元梯度,避免了利用顶点信息... 将Date压力修正算法推广到非结构化网格中来处理压力与速度的耦合,用具有二阶精度的迎风最小二乘格式离散对流项,用梯度投影法离散扩散项,得到了一种在非结构化网格上求解N-S方程的同位网格法.它充分利用了单元梯度,避免了利用顶点信息计算交叉扩散通量的麻烦,所有界面速度都采用线性插值,克服了Rhie＆Chow动量插值法的缺点.算例表明,该算法精度较高且健壮稳定,收敛特性也比较好. 展开更多

关键词 非结构化网格 压力修正 纳维尔-斯托克斯方程 同位网格

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使用基于物理信息的卷积神经网络求解Navier–Stokes方程的物理合理且守恒解

2

作者 李健枫 周良滢 +1 位作者 孙经纬 孙广中 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期24-35,23,66,67,共15页

基于物理信息的神经网络方法(PINN)是一种使用神经网络有效求解偏微分方程(PDEs)的新兴方法。基于物理信息的卷积神经网络方法(PICNN)是一种由卷积神经网络(CNNs)增强的PINN的变体。由于卷积神经网络的参数共享特性可以有效地学习空间... 基于物理信息的神经网络方法(PINN)是一种使用神经网络有效求解偏微分方程(PDEs)的新兴方法。基于物理信息的卷积神经网络方法(PICNN)是一种由卷积神经网络(CNNs)增强的PINN的变体。由于卷积神经网络的参数共享特性可以有效地学习空间依赖关系,因此PICNN在一系列偏微分方程的求解问题上取得了更好的结果。然而,应用现有的基于PICNN的方法求解Navier–Stokes方程时会产生振荡的预测解,这违背了物理定律和守恒特性。为了解决这一问题,我们提出了一种将PICNN与有限体积法相结合的新方法,以获得Navier–Stokes方程的物理上合理且具有守恒特性的预测解。我们使用有限体积法推导了Navier–Stokes方程的二阶迎风差分格式。然后我们使用所推导的格式来计算偏导数并构造基于物理信息的损失函数。我们对以稳态Navier–Stokes方程作为控制方程的不同场景进行了实验以评估所提出的方法,包括对流传热问题和顶盖驱动流问题等。实验结果表明,我们的方法可以有效地提高PICNN预测解的物理合理性和准确性。 展开更多

关键词 有限体积法 纳维-斯托克斯方程 偏微分方程 基于物理信息的卷积神经网络

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旋转坐标系N-S方程无网格/网格混合算法 被引量：1

3

作者 曹骋 陈红全 +1 位作者 张加乐 高煜堃 《航空发动机》 北大核心 2022年第1期19-25,共7页

为了模拟涡桨发动机等绕固定轴旋转的桨叶流场,发展了一种求解旋转体非定常黏性绕流的无网格/网格混合算法。算法基于求解旋转坐标系纳维尔-斯托克斯方程展开,避免了旋转角速度特征物理量的插值运算;计算域采用整体网格和物面附近局部... 为了模拟涡桨发动机等绕固定轴旋转的桨叶流场,发展了一种求解旋转体非定常黏性绕流的无网格/网格混合算法。算法基于求解旋转坐标系纳维尔-斯托克斯方程展开,避免了旋转角速度特征物理量的插值运算;计算域采用整体网格和物面附近局部无网格离散,通过引入无网格和网格对偶点,实现了混合算法绕流信息的跨区交换,并给出了一种对偶点调整选取的方法;基于无网格点云空间导数逼近方法离散控制方程,并结合隐式LU-SGS算法,给出了混合算法求解非定常问题的双时间步隐式推进格式。结果表明:所提算法通过2维振荡翼型非定常绕流、旋转圆柱黏性绕流和模拟发动机桨叶旋转运动的3维悬停旋翼绕流进行了考核,所得升力系数等重要气动数据的变化趋势与文献试验或计算值一致,典型截面处所示的激波强度和位置亦与文献值吻合,展现出算法在模拟旋转部件绕流问题方面具有广阔的工程应用前景。 展开更多

关键词 无网格/网格混合算法 纳维尔-斯托克斯方程 旋转桨叶 旋转流场 涡桨发动机

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求解RANS方程的高阶间断Galerkin方法研究 被引量：3

4

作者 李喜乐 杨永 +1 位作者 郝海兵 焦瑾 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期407-411,共5页

基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。... 基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。对平板层流流动进行了数值模拟,结果表明,随着逼近多项式次数的增加,速度型和摩擦系数更加接近Blasius解。此外,还引入了Bald-win-Lomax湍流模型,对NACA0012翼型跨音速粘性流场进行了数值模拟,与实验结果进行了对比,进一步验证了算法的可靠性。 展开更多

关键词 计算复杂性 可压缩流动 计算流体力学 有限元方法 GALERKIN方法 网格生成 模型 纳维-斯托克斯方程 多项式 间断GALERKIN方法

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TFT-LCD中的液晶扩散研究 被引量：2

5

作者 刘栋宏 张琦 +3 位作者 张磊 王修亮 毛利军 魏永辉 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期213-218,共6页

为了对液晶滴注工艺和相关不良进行优化改善,本文研究了真空对合之后液晶屏内液晶扩散时间与位移的关系。在牛顿流体假设前提下提出了液晶屏倾斜放置下液晶扩散的模型。数学推导证明,前人研究的平放状态下的方程是倾斜角度为0°时... 为了对液晶滴注工艺和相关不良进行优化改善,本文研究了真空对合之后液晶屏内液晶扩散时间与位移的关系。在牛顿流体假设前提下提出了液晶屏倾斜放置下液晶扩散的模型。数学推导证明,前人研究的平放状态下的方程是倾斜角度为0°时的特殊情况。通过两种状态模型计算数据对比可以得出:位移越大,重力对倾斜状态扩散时间影响越显著,这是在同等扩散位移下两种状态扩散时间的差异所在。面板尺寸大小、形状分布设计等参数会影响液晶扩散的最终形状;液晶盒内间隙、隔垫物会影响液晶扩散速度,间隙越均一,隔垫物密度越小,扩散受到的影响越小。实验研究表明,实测的数据与模型理论计算数据基本相符,基于牛顿流体假设下的模型可以较好地预测液晶的扩散行为。 展开更多

关键词 液晶扩散 液晶滴注工艺 牛顿流体 纳维-斯托克斯方程

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利用自由面RANS方程进行船舶阻力预报

6

作者 周软美 《国外舰船工程》 2001年第9期7-16,共10页

应用各种网格划分计算了不同流动情况的阻力，比较了各种因素对阻力预报精度的影响，并提出了使计算收敛的最佳方法。

关键词 船舶阻力 预报 自由面 网格 RANS方程 纳维-斯托克斯方程 绕船紊流

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带有库仑力可压缩磁流体方程组的衰减估计

7

作者 王伟伟 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期807-812,共6页

在假设密度有上界的情况下,对带有库仑力的多维可压缩等熵磁流体方程组构造出了一个李亚谱诺夫能量函数,并证明弱解在L2范数下指数趋于平衡态.

关键词 纳维尔-斯托克斯方程组 弱解 衰减估计 磁流体

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基于物理的流体模拟动画综述 被引量：59

8

作者 柳有权 刘学慧 +1 位作者 朱红斌 吴恩华 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期2581-2589,共9页

基于物理的流体模拟近年来成为计算机动画领域的一个研究热点.回顾了该领域中基于物理的流体模拟的发展情况,总结了该研究方向所采用的各类方法,并结合各种现象的特点分门别类地详细展开.其方法总体上可以分为欧拉法和拉格朗日法,涉及... 基于物理的流体模拟近年来成为计算机动画领域的一个研究热点.回顾了该领域中基于物理的流体模拟的发展情况,总结了该研究方向所采用的各类方法,并结合各种现象的特点分门别类地详细展开.其方法总体上可以分为欧拉法和拉格朗日法,涉及的现象包括烟雾、火焰、爆炸、波浪、气泡以及自由运动界面等.最后展望了未来发展的3个重点:细节策略、加速策略和控制策略,以使整个模拟能够更好地满足人们对真实感、实时性以及灵活性的需求. 展开更多

关键词 计算机动画 纳维-斯托克斯方程 流体模拟

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等效水力隙宽和水力梯度对岩体裂隙网络非线性渗流特性的影响 被引量：19

9

作者 刘日成 李博 +1 位作者 蒋宇静 蔚立元 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3165-3174,共10页

等效水力隙宽和水力梯度是影响岩体裂隙网络渗流特性的重要因素。制作裂隙网络试验模型,建立高精度渗流试验系统;求解纳维-斯托克斯方程,模拟流体在裂隙网络内的流动状态,研究等效水力隙宽和水力梯度对非线性渗流特性的影响。结果表明,... 等效水力隙宽和水力梯度是影响岩体裂隙网络渗流特性的重要因素。制作裂隙网络试验模型,建立高精度渗流试验系统;求解纳维-斯托克斯方程,模拟流体在裂隙网络内的流动状态,研究等效水力隙宽和水力梯度对非线性渗流特性的影响。结果表明,当水力梯度较小时,等效渗透系数保持恒定的常数,流体流动属于达西流动区域,流量与压力具有线性关系,可采用立方定律计算流体流动;当水力梯度较大时,等效渗透系数随着水力梯度的增加而急剧减少,流体流动进入强惯性效应流动区域,流量与压力具有强烈的非线性关系,可采用Forchheimer方程计算流体流动。随着等效水力隙宽的增加,区别线性和非线性流动区域的临界水力梯度呈幂函数关系递减。当水力梯度小于临界水力梯度时,控制方程可选立方定律;当水力梯度大于临界水力梯度时,控制方程可选Forchheimer方程,其参数A和B可根据经验公式计算得到。其研究结果可为临界水力梯度的确定及流体流动控制方程的选取提供借鉴意义。 展开更多

关键词 裂隙网络 透水试验 非线性渗流 纳维-斯托克斯方程 临界水力梯度

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基于GPU带有复杂边界的三维实时流体模拟 被引量：54

10

作者 柳有权 刘学慧 吴恩华 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期568-576,共9页

在GPU(graphicsprocessingunit)上求解了复杂场景中的三维流动问题,充分利用了GPU并行能力以加速计算.与前人的方法不同,该方法对于边界条件的处理更为通用.首先,通过在图像空间生成实心的剖切截面构成整个障碍物信息图,算法使得流体计... 在GPU(graphicsprocessingunit)上求解了复杂场景中的三维流动问题,充分利用了GPU并行能力以加速计算.与前人的方法不同,该方法对于边界条件的处理更为通用.首先,通过在图像空间生成实心的剖切截面构成整个障碍物信息图,算法使得流体计算与整个几何场景的复杂度无关,通过对各体素进行分类并结合边界条件,根据障碍物形成修正因子来修改对应的值;另外,采用更为紧凑的数据格式,以充分利用硬件的并行性.通过将所有标量的运算压缩到纹元的4个颜色通道并结合平铺三维纹理,减少了三维流场计算所需要的绘制次数.实验结果显示出算法的有效性和高效率.该算法可以实时计算并显示一个采用中等规模离散的复杂场景. 展开更多

关键词 图形硬件 GPU 可编程性 纳维-斯托克斯方程组 三维流动模拟 实时

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一种基于粒子的牛顿流体与粘弹性流体统一模拟方法 被引量：7

11

作者 常元章 柳有权 +2 位作者 鲍凯 朱鉴 吴恩华 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第7期1286-1294,共9页

在越来越受到人们关注的基于物理流体动画领域,目前分别模拟牛顿流体或粘弹性流体的方法很多,但很少有统一模拟两者的方法.文中基于光滑粒子流体动力学方法,通过对传统纳维-斯托克斯方程添加弹性应力项,提出了一种新的统一模拟牛顿流体... 在越来越受到人们关注的基于物理流体动画领域,目前分别模拟牛顿流体或粘弹性流体的方法很多,但很少有统一模拟两者的方法.文中基于光滑粒子流体动力学方法,通过对传统纳维-斯托克斯方程添加弹性应力项,提出了一种新的统一模拟牛顿流体和粘弹性流体的方法.通过实验说明该方法不仅有效,易于实现,而且具有良好的可控性,仅仅通过调节参数就可以模拟不同粘弹性、不同类型的流体现象. 展开更多

关键词 光滑粒子流体动力学 牛顿流体 粘弹性流体 纳维-斯托克斯方程 弹性应力

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船舶螺旋桨黏性空化流场数值方法 被引量：11

12

作者 朱志峰 方世良 王晓燕 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1146-1151,共6页

以螺旋桨E779a为对象研究适合螺旋桨黏性空化流场的数值方法.基于黏性多相流理论,在均匀入流条件下数值求解纳维-斯托克斯(N-S)方程和空泡动力学方程组来预报螺旋推力系数KT、轴向速度UX和蒸汽体积分数av.数值结果表明,增加螺旋桨盘面... 以螺旋桨E779a为对象研究适合螺旋桨黏性空化流场的数值方法.基于黏性多相流理论,在均匀入流条件下数值求解纳维-斯托克斯(N-S)方程和空泡动力学方程组来预报螺旋推力系数KT、轴向速度UX和蒸汽体积分数av.数值结果表明,增加螺旋桨盘面至压力出口的计算空间距离后KT和UX的准确性提高了约3%.螺旋桨外围圆柱形规则区域用结构网格划分可以明显改善片空化的预报.对于相同网格策略,网格尺寸在一定范围内减小对片空化位置、KT和UX的预报结果影响不大,但片空化程度预报的准确性提高23%.网格收敛指数表明网格无关性较好,标准k-ω模型使计算容易收敛,大涡模型可提高UX和湍流动能的预报精度. 展开更多

关键词 数值模拟 空化 纳维-斯托克斯方程 螺旋桨 湍流

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耦合几何特征的高精度流体动画建模方法 被引量：5

13

作者 张桂娟 陆佃杰 +2 位作者 刘弘 王永健 朱登明 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1281-1295,共15页

动漫制作中涉及到大量的流体动画特效,视觉逼真性是它们的基本追求.然而,传统的物理模型计算代价高、效率低且流体细节易丢失.针对这些问题,文中提出一种耦合几何特征的高精度流体动画生成方法,通过利用不同流体细节(如水面和水花)之间... 动漫制作中涉及到大量的流体动画特效,视觉逼真性是它们的基本追求.然而,传统的物理模型计算代价高、效率低且流体细节易丢失.针对这些问题,文中提出一种耦合几何特征的高精度流体动画生成方法,通过利用不同流体细节(如水面和水花)之间的相关性提高计算效率和计算精度.该方法首先建立几何模型,对流体表面易于产生流体细节的区域即细节敏感区域进行定位、量化和跟踪.然后将几何模型与高精度流体动画物理模型相耦合,通过将几何模型中的定位量化函数映射为粒子密度函数,以此调整物理模型中的粒子集,从而更有效地产生高精度的流体水面和水花等细节效果.实验结果表明,文中方法能够提高流体动画计算的效率和精度,高效地生成更具有视觉真实感的流体动画. 展开更多

关键词 几何特征 高精度流体动画 粒子分布 粒子水平集 光滑粒子流体动力学 纳维-斯托克斯方程

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基于RANS和DES法船体绕流模拟及不确定度分析 被引量：9

14

作者 杨春蕾 朱仁传 +1 位作者 缪国平 范菊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期430-435,共6页

基于计算流体力学(CFD)不确定度分析的推荐规程,对采用雷诺平均的纳维-斯托克斯方程(RANS)和分离涡模拟(DES)2种模型预报的船舶阻力和波形结果分别进行CFD不确定度分析.数值不确定度主要考虑网格尺寸,按照加细比为42生成3套网格进行计算... 基于计算流体力学(CFD)不确定度分析的推荐规程,对采用雷诺平均的纳维-斯托克斯方程(RANS)和分离涡模拟(DES)2种模型预报的船舶阻力和波形结果分别进行CFD不确定度分析.数值不确定度主要考虑网格尺寸,按照加细比为42生成3套网格进行计算,并估计网格误差和不确定度.研究分析表明了验证和确认规程对CFD不同数学模型的实用性,建立了基于2种数学模型下模拟结果的验证和确认等级. 展开更多

关键词 纳维-斯托克斯方程 分离涡模拟 不确定度分析 验证和确认

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一种基于磁声电相互耦合的神经电流检测方法 被引量：4

15

作者 杨少华 刘军 +2 位作者 张虹淼 楼正国 李光 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期31-32,42,共3页

提出了一种基于磁声电相互耦合的神经电流检测方法。对溶液、凝胶和生物组织外加一个恒稳磁场和一个交变电场,两者耦合产生洛仑兹力。变化的洛仑兹力使媒质中的离子发生振动,这个振动可由外部的声传感器灵敏而无创地检测到。对模拟的神... 提出了一种基于磁声电相互耦合的神经电流检测方法。对溶液、凝胶和生物组织外加一个恒稳磁场和一个交变电场,两者耦合产生洛仑兹力。变化的洛仑兹力使媒质中的离子发生振动,这个振动可由外部的声传感器灵敏而无创地检测到。对模拟的神经进行检测,实验结果显示本方案取得很好的效果,在此基础上可以进一步以磁声电耦合方式实现生物组织电阻抗特性或神经电传导能力的评估。 展开更多

关键词 神经电流检测 磁声电耦合 洛仑兹力 纳维-斯托克斯方程

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基于GPU的流体动力学模拟 被引量：4

16

作者 杨冰 蒋杰 +1 位作者 应龙 吴玲达 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第11期7-10,共4页

提出了一种基于GPU的流体动力学可视化方法。首先,分析了流体动力学的物理模型,用合理的数学表达式表述了该模型,并且给出了求解方法;其次,设计了在GPU上实现流体动力学模拟的算法,既模拟出逼真的运动效果又控制了算法的复杂度;最后的... 提出了一种基于GPU的流体动力学可视化方法。首先,分析了流体动力学的物理模型,用合理的数学表达式表述了该模型,并且给出了求解方法;其次,设计了在GPU上实现流体动力学模拟的算法,既模拟出逼真的运动效果又控制了算法的复杂度;最后的实验证明了该文算法在执行效率上较以往基于CPU的算法有很大的提高,并且模拟的结果逼真、可信。算法充分吸收了以往方法的优点,对流体动力学的可视化的细节采用了最优的物理模型及快速的数值解法,具有较强的稳健性和创新性。 展开更多

关键词 计算流体力学 纳维-斯托克斯方程 流体可视化

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带有矩形槽滑阀的数学模型分析 被引量：4

17

作者 陈佳 袁朝辉 郭强 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期516-521,共6页

航空、航天液压系统中滑阀的阀芯阀套间隙中的侧压力分布不均时,会出现液压卡紧现象,造成液压系统故障。阀芯上的均压槽可以有效地减弱间隙中分布不均的侧压力,防止出现液压卡紧。基于圆柱坐标系下的纳维-斯托克斯(N-S)方程,建立了带有... 航空、航天液压系统中滑阀的阀芯阀套间隙中的侧压力分布不均时,会出现液压卡紧现象,造成液压系统故障。阀芯上的均压槽可以有效地减弱间隙中分布不均的侧压力,防止出现液压卡紧。基于圆柱坐标系下的纳维-斯托克斯(N-S)方程,建立了带有矩形槽的阀芯阀套间隙侧压力分布的数学模型。为了验证数学模型的准确性,通过数值模拟进行对比,并修正了该数学模型。 展开更多

关键词 滑阀 均压槽 液压卡紧 纳维-斯托克斯方程 侧压力

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球面缝隙流理论研究 被引量：4

18

作者 许贤良 邓海顺 王传礼 《液压与气动》 北大核心 2004年第10期3-5,共3页

根据球面坐标形式的纳维 斯托克斯方程和连续方程 ,导出了球面缝隙流的基本运动方程 ,作了数学求解 ,在此基础上 ,根据边界条件 ,进一步推导了速度和压力分布方程及流量 压力降方程 ,供进一步研究作参考。

关键词 液压工程 球面缝隙流 速度分布 流量-压力降方程 纳维-斯托克斯方程 连续方程

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基于可编程图形处理器的实时烟雾控制模拟 被引量：3

19

作者 湛永松 杨明浩 +1 位作者 石民勇 费广正 《工程图学学报》 CSCD 北大核心 2008年第4期60-64,共5页

提出一种基于可编程图形处理器(GPU)有效控制烟雾模拟过程的实时算法。对于给定的烟雾当前状态和目标状态,该算法以自然的烟雾流动方式实现状态之间的转换。根据Navier-Stokes方程定义烟雾流体场的物理模型,通过调整方程中的风力项以达... 提出一种基于可编程图形处理器(GPU)有效控制烟雾模拟过程的实时算法。对于给定的烟雾当前状态和目标状态,该算法以自然的烟雾流动方式实现状态之间的转换。根据Navier-Stokes方程定义烟雾流体场的物理模型,通过调整方程中的风力项以达到控制目的。风力项由驱动力和聚合力组成,驱动力促使烟朝着目标密度分布运动,聚合力则用于抵消烟的扩散现象。烟雾的速度和密度参量被整合为纹理颜色通道,并传送到像素程序中由GPU完成计算。该算法无需保证两状态之间转移为最优,从而消除了非线性优化所带来的计算成本。实验表明该算法能实时高效地模拟两种烟雾状态之间的转换。 展开更多

关键词 计算机应用 烟雾控制模拟 流体力学 纳维-斯托克斯方程 图形处理单元

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基于Particle Level Set的流体模拟与并行实现 被引量：2

20

作者 刘念 孙娜 张楠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第6期69-71,共3页

目前,在计算机动画领域,欧拉法与拉格朗日法是流体模拟的主要方法,但欧拉法的数值耗散较多,拉格朗日法构造表面几何复杂。因此,采用ParticleLevelSet方法,将欧拉法与拉格朗日法相结合,用半拉格朗日法求解对流项,保证计算稳定性,适合各... 目前,在计算机动画领域,欧拉法与拉格朗日法是流体模拟的主要方法,但欧拉法的数值耗散较多,拉格朗日法构造表面几何复杂。因此,采用ParticleLevelSet方法,将欧拉法与拉格朗日法相结合,用半拉格朗日法求解对流项,保证计算稳定性,适合各种运动界面的流体。在模拟实现方面,使用并行处理方法,提高模拟速度,实现计算机动画的实时模拟。 展开更多

关键词 流体力学 纳维-斯托克斯方程 拉普拉斯算子 规则格网 偏微分方程

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