采用SPH方法的拉格朗日方式流體運(yùn)動(dòng)模擬.pdf

1、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)熱門話題。在過去的幾年里，人們對(duì)逼真重現(xiàn)流體數(shù)值越來越感興趣。用基于網(wǎng)格的方法來去解決流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)方程受到人們的青睞，但是他們往往缺乏創(chuàng)造交互式流體模擬和詳細(xì)的流體表面的能力。在實(shí)時(shí)應(yīng)用程序中，交互式流體動(dòng)力學(xué)是必不可少的，例如計(jì)算機(jī)游戲或者虛擬手術(shù)仿真。光滑粒子流體運(yùn)動(dòng)學(xué)(SPH)方法是一種基于粒子的無網(wǎng)格的方法，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)流體流動(dòng)通過粒子運(yùn)動(dòng)來模擬，它完全不需要網(wǎng)格，免去了網(wǎng)格生成的麻煩，更避免

2、了網(wǎng)格扭曲與網(wǎng)格重構(gòu)問題，能夠方便地模擬具有大變形的流動(dòng)問題，尤其在解決具有大畸形、運(yùn)動(dòng)物質(zhì)交界面以及變形邊界和自由表面問題時(shí)優(yōu)勢明顯?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)方法是一種很有潛力的數(shù)值計(jì)算方法，近年來得到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。使用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)的方法，我們已經(jīng)實(shí)施了用基于粒子的方法來解決交互式流體的運(yùn)動(dòng)。隨著人們?cè)絹碓疥P(guān)注于模擬，我們提供一個(gè)基于粒子流體的數(shù)學(xué)理論。本文主要運(yùn)用光滑粒子動(dòng)力學(xué)(SPH)的方法

3、進(jìn)行流體的運(yùn)動(dòng)模擬，具體內(nèi)容如下:
　　 (1)介紹了光滑粒子動(dòng)力學(xué)(SPH)方法的基本概念、基本思想、基本方程。
　　 (2)闡述拉格朗日流體動(dòng)力學(xué)中的一些屬性，如密度，內(nèi)力，外力，以及碰撞處理和數(shù)值時(shí)間積分法。
　　 (3)實(shí)現(xiàn)部分，應(yīng)用快速相鄰粒子搜索法，設(shè)置物理系數(shù)，以及流體材料介紹和渲染效果，最后運(yùn)用拉格朗日方法對(duì)SPH系統(tǒng)初始化并計(jì)算流體的密度、壓強(qiáng)、內(nèi)力和外力，定義時(shí)間積分以及碰撞處理。