[发明专利]一种基于MPS方法的粒子变粒径融合方法

权利要求书

1.一种基于MPS方法的粒子变粒径融合方法，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，判断粒子是否满足融合条件；

步骤3，满足融合条件时，择优选取需要融合的粒子；

步骤4，粒子发生融合并参与计算控制方程，得到粒子压力、速度、位移。

步骤5，输出数值计算模拟结果。

2.根据权利要求1所述的基于MPS方法的粒子变粒径融合方法，其特征在于，所述步骤2粒子融合条件包括融合空间判据和粒子尺寸判据；融合空间判据是通过初始给定的低分辨率空间区域的位置坐标，判断粒子是否在低分辨率区域内；若粒子处于低分辨率区间内，则进行粒子尺寸判据；反之粒子不发生融合；

粒子尺寸判据是通过比较粒子尺寸与低分辨率给定的尺寸范围，当粒子尺寸在给定的尺寸范围内时，粒子满足粒子尺寸判据，具体公式如下：

l_minll_max

其中，l为需要判定的粒子尺寸；l_min,l_max为低分辨率区间内粒子的最小尺寸和最大尺寸；

当粒子同时满足融合空间判据和粒子尺寸判据时，粒子进行融合。

3.根据权利要求1所述的基于MPS方法的粒子变粒径融合方法，其特征在于，所述步骤3中当粒子满足融合条件时，选取融合粒子的方法是，搜索需要融合的粒子i影响域范围内是否存在另一个需要融合的粒子j，若存在，则粒子i优先和粒子j融合；若不存在，则与搜索域内其他粒子融合；预判粒子融合后的尺寸大小，若融合后粒子尺寸小于低分辨率要求的最大尺寸，则粒子不融合；反之则融合；预判粒子融合后尺寸大小的公式如下：

l_k＝(l_i^d+l_j^d)^1/d

其中，l为需要判定的粒子尺寸；下标k为融合后的粒子；下标i和j为融合前的粒子；d为计算维度；当l_min≤l_c≤l_max时，粒子i和粒子j进行融合；反之则不发生融合。

4.根据权利要求1所述的基于MPS方法的粒子变粒径融合方法，其特征在于，所述步骤4粒子融合过程中，粒子动量与质量保持守恒，粒子质量，速度，位移等物理量满足的计算公式如下：

m_k＝m_i+m_j

U_k＝(m_iU_i+m_jU_j)/(m_i+m_j)

r_k＝(m_ir_i+m_jr_j)/(m_i+m_j)

U_i＝U_k+(r_i-r_k)×ω_i

U_j＝U_k+(r_j-r_k)×ω_j

其中，m为粒子质量，U为速度，r为位置坐标，ω为角速度，n_s为分裂子粒子的个数；下标k表示融合后的粒子，i和j表示正在进行融合的粒子。

5.根据权利要求1所述的基于MPS方法的粒子变粒径融合方法，其特征在于，所述步骤4粒子采取五步渐进式变粒径融合，每一步正在融合的两个粒子尺寸改变，保持同一拓扑结构的五步渐进式相近移动，五步后两个粒子变为一个粒子；五步变粒径渐进式融合过程始终保持粒子质量与动量守恒，满足的计算公式如下：

其中，step为五步渐进式所进行中的步数，上标first表示融合第一步，下标i和j为融合前的粒子，d为计算维度。