[发明专利]一种改进的布置均匀粒子的方法

摘要

本发明属于计算力学技术领域，涉及一种改进的布置均匀粒子的方法。该方法包括1、布置流体粒子和边界粒子。2、对粒子的物理属性初始化。3、计算边界粒子对流体粒子的边界力、由于粒子不均匀性产生的速度变化率、粒子速度的修正值。4、求解粒子速度，然后进一步求解粒子的位置。5、重复步骤2、3、4，当所有的粒子速度u<10^-m的时候认为计算已经收敛，此时输出粒子的位置，m的取值范围为2～7。本发明方法能快速有效的布置均匀的粒子，可用于光滑粒子动力学计算前处理，提高其计算的精度。

主权项

1.一种改进的布置均匀粒子的方法，其特征在于，具体实现步骤如下：步骤1、布置流体粒子和边界粒子，对粒子的物理属性初始化1.1、布置流体粒子和边界粒子先在整个封闭区域内布上均匀的流体粒子；然后去除边界上和物面内的流体粒子；最后在外边界和固壁边界上布置均匀的边界粒子；1.2、对粒子的物理属性初始化给出粒子的质量m、密度ρ、光滑长度h，粒子的初始速度v=0；步骤2、搜索粒子对，计算核函数步骤3、计算边界粒子对流体粒子的边界力、由于粒子不均匀性产生的速度变化率、粒子速度的修正值3.1计算边界粒子对流体粒子的边界力通过公式fijB=-(Vmax2min((ui-uj)·nj,-φ)WijHijnj|rij·n|),(ui-uj)·nj<00,(ui-uj)·nj≥0]]>求出边界粒子j对边界附近任意流体粒子i的边界力，其中fi_j^B表示表示边界粒子j对边界附近流体粒子i的边界力；u_i和u_j分别表示i和j粒子的速度；为了避免边界力的震荡问题，选择(u_i-u_j)·n与-φ之间较小的值进行计算；n为边界的外法线方向；Hi_j=hi_j^d，hi_j=(h_i+h_j)/2，d为求解问题的维数，对二维问题，d=2，对三维问题，d=3；V_max²表示计算过程中流体粒子的最大速度；3.2计算由于粒子不均匀性产生的速度变化率利用粒子均匀化公式求出任意粒子i由于粒子的不均匀度产生的速度变化率du_i/dt，其中β、α为可调参数；3.3计算粒子速度的修正值利用公式求出任意粒子的修正速度u′_i，其中ε为可调无量纲参数；步骤4、求解粒子速度，然后进一步求解粒子的位置4.1求解粒子速度先对步骤(3)求得的du_i/dt、f_ij^B值通过公式进行时间积分，求出下一个时间步的待修正的速度u_i^*，再利用步骤(3)中求出的修正速度u′_i通过公式对速度u_i^*进行修正，求出下一个时间步的速度u_i；4.2求解粒子的位置对修正后的速度u_i通过公式x_i＝u_iΔt进行时间积分求出下一个时间步的粒子位置x_i；时间步长Δt为通过公式来确定，其中CFL=1；步骤5、重复步骤2、3、4，当所有的粒子速度u<10^-m的时候认为计算已经收敛，此时输出粒子的位置；自此，就实现了一种改进的布置均匀粒子的方法。