基于SPH的水体流动模拟技术研究

发布时间：2025-07-03 05:51

　　目前,随着流体仿真技术的发展,对流体仿真实时性的要求越来越高;例如,用于煤层气开采的水力压裂方法需要研究水体和管道之间的相互作用,所以水流的高效率、高实时性模拟对研究水力压裂方案参考意义重大。拉格朗日方法中的平滑粒子流体动力学(SPH)方法仍是用来模拟水流现象的常用方法,其基本思想是将水流看做由一系列粒子组成。整个模拟流程包括流体粒子初始化、流体粒子的受力分析、流体粒子与固壁交互、更新粒子速度和位置等过程。而粒子受力是受其相邻粒子(光滑核半径)中粒子影响的,相邻粒子搜索占用了流体模拟的大部分时间;再者,在流体与固壁交互过程中,固壁边界处粒子处理的好坏直接影响流体模拟的真实性。针对在水流模拟中邻域搜索算法对水流模拟效率的影响,在原有临近粒子搜索算法的基础上,为提高邻近粒子搜索速度,将结合GPU的并行操作能力和多维树搜索算法优点的多维树搜索算法应用在水流模拟中,使整个算法在GPU上进行;通过实验证明本算法无论在临近粒子的搜索时间和搜索效率上可以很大程度的提高临近粒子的搜索效率,搜索时间上相比较基于CPU的多维树搜索算法执行速度快了5～6倍,达到了水流模拟的高效率。尤其是在粒子数目较多时效果更...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1粒子近似法示意图

中北大学学位论文f(x)f(x')W(xx',h)dx'替，则（2.3）进一步表示为：f(x)f(x')W(xx')dx'一系列粒子，要对某个粒子属性如离子邻粒子的累加属性计算，即通过核半径法。图2.1是粒子近似法的示意图，对他粒....

图3.1光滑核函数大致形状

图3.1光滑核函数大致形状函数具有以下性质：核函数一般是偶函数，具有对称性。核函数越光滑，求得的近似函数结果越好的核半径h趋向于0时，满足Dirac函数)。x'|h时，光滑核函数满足W(xx',h)和影响因子共同决定。则化条件确保，为函数....

图3.2钟形光滑核函数曲线图

拟的相关文献中已经构造出多种光滑核函数，由上一都可以作为SPH方法的光滑核函数，光滑核函数可以决粒子积分中的一致性、设定给定粒子的作用域大小。在滑核函数是钟型光滑核函数[49]，如式（3.1）所示：0,1(13)(1),1(,)(,)3'RRRRxxhWR....

图3.3三阶光滑核函数曲线图

中北大学学位论文为粒子x和x’之间的距离，h为光滑核函数半径，d为空间维度值：h211，21h，3231h。用的光滑核函数是三阶高斯平滑核函数[51]，在求解过程中采用数，如式（3.3）所示；其曲线图如图3.3所示：0....

本文编号：4055869