[發明專利]一種模擬仿真技術中的相鄰粒子搜索方法

有效

• 申請號: 201210399274.3
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102930087A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 胡德安;肖毅華;王毅剛;韓旭
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 王宇楊;王慶海

技術領域

本發明涉及工程技術中的數值仿真領域，尤其涉及一種模擬仿真技術中的相鄰粒子快速搜索方法。

背景技術

汽車碰撞、飛機降落以及爆炸沖擊等工程實際問題的模擬仿真都存在計算量巨大的問題，其中接觸界面的接觸搜索、粒子法（如：光滑粒子流體動力學方法、離散元法、物質點法等）的相鄰粒子搜索耗時較多是導致模擬仿真計算量大的主要原因之一。資料調研顯示，目前已有的相鄰粒子搜索方法包括：直接搜索法、鏈表搜索法、樹形搜索法、PIB（Point-In-Box）搜索法等，現有技術中的參考文獻1中對樹形搜索法進行了公開，而參考文獻2對PIB搜索法進行了公開。其中，直接搜索法效率太低，只對簡單問題適用；鏈表搜索法在定區域的情況下效率很高，但在變區域的情況下效率低；樹形搜索法是一種非常穩定、高效的算法；PIB搜索法的效率較高，而且非常節省內存，但其搜索效率對粒子分布很敏感。但以高效的樹形搜索法應用于光滑粒子流體動力學方法的相鄰粒子搜索為例，其搜索耗時仍然占整個仿真計算時間的50%以上。因此，必須發明一種更高效的搜索方法，以提高計算機模擬仿真的計算效率，使模擬仿真更好的解決工程實際問題。

所有已公開的關于計算機仿真方面的專利，包括：200710092856.6一種塑性成形數值模擬方法、200710171864.X管道中含有不可凝結氣體的蒸汽冷凝的數值模擬方法、200810008558.9數值模擬結果顯示程序、方法和系統、200610026093.0板柱結構中板柱節點的數值模擬方法、200710051543.6復雜滲控結構的滲流問題的SVA數值模擬方法、200710040000.4沖壓模具結構分析數值模擬方法、200710035112.0基于數值模擬的高強鋁、鎂合金等溫擠壓方法、201110120406.X船舶與海洋工程防腐系統數值模擬及優化方法、201110088396.6一種級配碎石三軸試驗的數值模擬方法、201110131761.7數值模擬金屬薄板成形中預測頸縮破壞的方法和系統、201110194080.5一種鑄件宏觀偏析數值模擬的方法、201110226317.3選擇性進流水溫平抑裝置及其水溫數值模擬預報方法、201110231013.6粉沙質和淤泥質海岸泥沙運動數值模擬方法、201110327595.8木材復雜各向異性本構關系模型的數值模擬方法、201010290825.3一種基于數值模擬的汽車覆蓋件回彈誤差補償方法、201110223231.5高強度鋼板溫熱成形數值模擬方法、200810023420.6主梁斷面氣動自激力的全過程數值模擬方法、200810036138.1點焊連接失效數值模擬系統等。雖然專利較多，但模擬仿真技術中的相鄰粒子快速搜索方法方面的相關專利目前還未有公開。

本發明主要針對以往搜索方法進行相鄰粒子搜索效率低的問題，創新性的提出了一種條形化PIB搜索方法，該方法可有效提高工程實際問題中的模擬仿真計算效率。

[參考文獻]

[1]Liu?G?R,Liu?M?B.Smoothed?particle?hydrodynamics:a?meshfree?particle?method.Singapore:World?Scientific,2003.

[2]Swegle?J?W.Search?Algorithm.Sandia?National?Laboratories,1992.

發明內容

本發明的目的在于解決模擬仿真中相鄰粒子搜索計算效率低的問題，提出一種可由計算機仿真系統實施的相鄰粒子快速搜索方法，從而提高計算機仿真系統模擬復雜問題時的計算效率。

根據本發明的一個方面，提供一種模擬仿真技術中的相鄰粒子搜索方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：將點集劃分為一系列條形的子集；

步驟2：分別對每個子集內的點排序；

步驟3：搜索給定盒子內的點；以及

步驟4：判斷盒子內的粒子是否與對象粒子形成相鄰粒子對，從而搜索到所有相鄰粒子。

優選地，在所述步驟1中，將點集占據的最小區域在垂直于條形方向的方向上進行分割，以得到若干小的條形區域，每一個小的條形區域中的點即構成為一個子集，其中條形方向是點集寬度最大的方向，即坐標跨度最大的方向。