[发明专利]一种基于粒子方法的通用光滑边界建模方法

权利要求书

1.一种基于粒子方法的通用光滑边界建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，创建计算域并进行粒子初始化设置；

步骤2，定义边界类型，计算边界法向量；

步骤3，求解流体粒子到边界距离，计算边界补偿粒子数密度；

步骤4，求解控制方程，计算边界对流体粒子作用力，更新流体粒子的压力、速度、位移；

步骤5，输出数值计算模拟结果；

所述步骤3中通过搜索流体粒子附近的边界粒子，计算得到流体粒子到边界距离，计算公式如下：

其中，为边界法向量；为流体粒子与邻近边界粒子的距离；

边界附近的粒子由于影响域内粒子数减少，使得粒子数密度偏小，因此需要对边界附近的粒子补偿粒子数密度；边界附近粒子的粒子数密度分为两部分计算，一部分来自于周围流体粒子，另一部分来自于边界

n_i＝n_if+n_w

通过粒子法核函数得到平面边界对流体粒子的补偿粒子数密度n_w＝f(r_w)，凹凸拐角边界的补偿粒子数密度计算如下：

其中，r_ij为粒子到边界拐角处粒子的垂直距离；

所述步骤4中流体粒子参与粘性项求解，压力泊松方程求解，边界对流体粒子的压力作用力计算公式如下：

其中，l_i为流体粒子尺寸，r_iw为流体粒子到边界的距离，f_iw为边界给流体粒子的作用力，其计算公式如下：

其中，n和t为边界法向方向和切向方向，k、d、μ为墙壁刚度、阻尼和摩擦系数，δ为法向位移。

2.根据权利要求1所述的基于粒子方法的通用光滑边界建模方法，其特征在于，所述步骤2根据边界在计算中是否发生移动、变形，将边界分为固定和移动两个类型，移动边界的法向量会在计算中改变；边界法向量的计算方法：通过搜索边界粒子邻近粒子，求得边界切向量，由边界切向量得到法向量大小，确定法向量方向，边界法向量方向始终指向流体内部，具体公式如下：

n_x＝(y₁-y₂)/r

n_y＝-(x₁-x₂)/r

其中，n_x,n_y为法向量分量；x₁,y₁,x₂,y₂为边界粒子邻近粒子坐标。

3.根据权利要求1所述的基于粒子方法的通用光滑边界建模方法，其特征在于，所述步骤2中还需划分不同边界拐角类型，分别为平面边界，凹角边界和凸角边界，不同拐角类型的粒子作用关系和边界补偿粒子数密度不同。

4.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。

5.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。