一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法

：本发明涉及一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法。

背景技术

0、背景技术：

1、流体流动在自然界和工业领域中无处不在，在海洋学、航空航天和生物医学等领域，对流体流动现象进行准确、高效的数值模拟是一项具有挑战性的工作，对科学技术的进步具有重要意义。

2、迄今为止，研究人员已经将许多数值方法应用于流体流动模拟，例如基于网格的方法和无网格粒子方法；单纯基于欧拉网格的方法虽然具有保持网格规则和可用于大畸变的优点，但其在复杂几何边界和运动边界上的精度有限；而单纯基于拉格朗日网格的方法中，网格随着流体的流动而移动，但是这种方法只适用于小位移问题，当变形过大时网格可能会发生畸变。

3、因此对于大位移和复杂边界条件的问题，单纯的欧拉网格法和单纯的拉格朗日网格法精度是不够的。在这种情况下，研究人员提出了任意拉格朗日-欧拉方法，该方法同时采用欧拉描述和拉格朗日描述，以克服上述两种方法的缺点。然而，为了保证仿真精度，上述方法不可避免地要进行重新网格划分，需要消耗大量时间；而对于无网格粒子法，虽然在流体流动模拟中具有很大的优势，但稳定性和精度是其中最大的缺陷，无法满足不同的应用场景，同时整体计算量过大，计算效率低下。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明实施例提供了一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，方法设计合理，针对多分辨率移动半隐式粒子法高低精度区域的界面处理方式，在界面两侧设置虚拟格子，有效避免不同尺寸粒子的直接相互计算而导致计算不稳定，进而能够获取稳定精准的计算结果，并根据计算结果修正粒子速度和位置，计算简便、整体效率高，可以满足不同应用场景的不同应用需求，解决了现有技术中存在的问题。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，所述处理方法包括以下步骤：

4、s1，测量流场和流体的物理参数；

5、s2，设定粒子的初始分布；

6、s3，确定高低精度区域范围并明确界面信息；

7、s4，在界面两侧分别设置虚拟格子；

8、s5，采用虚拟格子及流体粒子信息计算流体流动，获取对应的计算结果；

9、s6，根据得到的计算结果修正粒子速度和粒子位置。

10、所述流场的物理参数包括流场的尺寸及边界，所述流体的物理参数包括流体密度及黏度。

11、采用虚拟格子及流体粒子信息计算流体流动，获取对应的计算结果包括以下步骤：

12、s5.1，读取流体模型中的大粒子物理信息和小粒子物理信息，读取虚拟格子、过渡粒子和墙边界信息；

13、s5.2，对小粒子进行搜索，搜索其周围的小粒子、小虚拟格子和墙边界，排除大粒子、大虚拟格子和过渡粒子；

14、对大粒子进行搜索，搜索其周围的大粒子、大虚拟格子、过渡粒子和墙边界，排除小粒子和小虚拟格子；

15、对过渡粒子进行搜索，搜索其周围的大粒子和大虚拟格子排除小粒子和小虚拟格子；

16、s5.3，根据位置对过渡粒子进行标记，根据距离对每个虚拟格子所属粒子进行标记，根据part id对每个虚拟格子进行标记；

17、s5.4，对大粒子、小粒子和过渡粒子及对应的核函数、粒子数密度、压力梯度项和速度粘性项分别进行计算。

18、对于大粒子，其核函数、粒子数密度、压力梯度项和速度粘性项分别表示为：

19、

20、其中，j为大粒子周边的大粒子或者过渡粒子；此外，粒子间隙为lj＝lr＝lc；粒子影响半径有rej＝rer＝rec；j的压力pj＝pc或pj＝pr；j的位置：rj＝rc或rj＝rr；j的速度：vj＝vc或vj＝＝vr；其中，lr、rer、pr、rr和vr分别为过渡粒子的物理信息；lc、rec、pc、rc和vc分别为大粒子的物理信息。

21、对于小粒子，其核函数、粒子数密度、压力梯度项和速度粘性项分别表示为：

22、

23、其中，j为小粒子周边的小粒子或者小虚拟格子；j的粒子间隙为lj＝lf；j的影响半径rej＝ref；当j为小虚拟格子时，j的压力pj＝pgc＝pr+rgabs(rgc-rr)；j的位置：rj＝rgc；j的速度：vj＝vgc＝vr；其中，lf、ref、pf、rf和vf分别为小粒子的物理信息。

24、对于过渡粒子，其核函数、粒子数密度、压力梯度项和速度粘性项分别表示为：

25、

26、其中，j为小粒子周边的大粒子、过渡粒子或者大虚拟格子；j的粒子间隙为lj＝lr＝lc；j的影响半径rej＝rec；j的压力pj＝pgc＝pr+rgabs(rgc-rr)；j的位置：rj＝rgc；j的速度：vj＝vgc＝vr。

27、本发明采用上述结构，通过测量流场和流体的物理参数来为整个方法流程提供数据基础；通过设定粒子的初始分布、确定高低精度区域范围并明确界面信息和在界面两侧分别设置虚拟格子以得到对应的处理模型；通过虚拟格子及流体粒子信息来计算流体流体流动状态，并根据得到的计算结果修正粒子速度和粒子位置，具有稳定高效、简便实用的优点。

技术特征：

1.一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，其特征在于：所述流场的物理参数包括流场的尺寸及边界，所述流体的物理参数包括流体密度及黏度。

3.根据权利要求1所述的一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，其特征在于，采用虚拟格子及流体粒子信息计算流体流动，获取对应的计算结果包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，其特征在于，

技术总结一种适用于多分辨率粒子法的高精度界面处理方法，所述处理方法包括以下步骤：测量流场和流体的物理参数；设定粒子的初始分布；确定高低精度区域范围并明确界面信息；在界面两侧分别设置虚拟格子；采用虚拟格子及流体粒子信息计算流体流动，获取对应的计算结果；根据得到的计算结果修正粒子速度和粒子位置。技术研发人员：郑祖美,董浩,苏钰恒,郭浩东受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2024/9/2