[發(fā)明專利]數(shù)值爆炸模擬方法及其系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711218386.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108460172A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 利弗莫爾軟件技術(shù)公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳永慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44378
• 代理人: 宋鷹武

公開了數(shù)值爆炸模擬方法和系統(tǒng)。接收包含表示物理域的多個SPH粒子的SPH模型。每個SPH粒子與具有影響域的影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)。創(chuàng)建包含至少一個模擬氣體粒子的爆炸源模型。由一組爆炸特征定義的爆炸源模型表示剛好影響物理域之前的爆炸。每個模擬氣體粒子都與一組屬性相關(guān)聯(lián)，所述屬性包括質(zhì)量、速度矢量和位置。通過使用所述SPH模型和所述爆炸源模型在多個求解周期中執(zhí)行預(yù)定持續(xù)時間的時間推進(jìn)模擬，來獲得響應(yīng)爆炸的數(shù)值計算的域特性，所述域特性是所述每一個模擬氣體粒子和SPH粒子的對應(yīng)子組之間的組合交互的結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的涉及計算機輔助機械工程分析，更具體地涉及用于響應(yīng)爆炸而執(zhí)行物理域的時間推進(jìn)模擬的方法和系統(tǒng)，所述爆炸使用表示爆炸源的模擬氣體粒子和表示物理域的平滑粒子流體動力學(xué)(smoothed-particlehydrodynamics，SPH)粒子。

背景技術(shù)

連續(xù)介質(zhì)力學(xué)已經(jīng)被用于模擬諸如固體和流體(即，液體和氣體)的連續(xù)物質(zhì)。微分方程用于解決連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的問題。已經(jīng)使用了許多數(shù)值程序，包括但不限于有限元方法(FEM)、例如離散元方法(DEM)之類的無網(wǎng)格方法、平滑粒子流體力學(xué)(SPH)等。

這些用于響應(yīng)爆炸而數(shù)值模擬連續(xù)物理域的數(shù)值程序存在限制/缺點。例如，當(dāng)物理域經(jīng)歷大的變形時，F(xiàn)EM要求將會導(dǎo)致數(shù)值奇異性(即，不可解的數(shù)值問題)的網(wǎng)格，DEM更適合于不緊密耦合的物體(例如，沙子)，而SPH遭受強加邊界條件的困難。

因此，需要有能夠更真實地響應(yīng)爆炸而進(jìn)行物理域的數(shù)值模擬的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

公開了數(shù)值爆炸模擬方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種響應(yīng)爆炸獲得物理域的數(shù)值模擬特性的方法。該方法包括：在其上安裝有至少一個應(yīng)用模塊的計算機系統(tǒng)中接收平滑粒子流體動力學(xué)(SPH)模型，所述SPH模型包含表示物理域的多個SPH粒子。每個SPH粒子與具有影響域的影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)。使用應(yīng)用模塊，創(chuàng)建包含至少一個模擬氣體粒子的組的爆炸源模型。由一組爆炸特征定義的爆炸源模型表示剛好影響物理域之前的爆炸。每個模擬氣體粒子都與一組屬性相關(guān)聯(lián)，包括質(zhì)量、速度矢量和位置。通過使用SPH模型和爆炸源模型在多個求解周期中執(zhí)行預(yù)定持續(xù)時間的時間推進(jìn)模擬，來獲得響應(yīng)爆炸的數(shù)值計算的域特性，域特性是所述每一個模擬氣體粒子和SPH粒子的對應(yīng)子組之間的組合交互的結(jié)果。

根據(jù)另一方面，組合交互的結(jié)果計算如下：(a)基于子組確定規(guī)則，確定哪個SPH粒子被包括在每個模擬氣體粒子的對應(yīng)子組中；(b)使用公式代數(shù)地組合被確定包括在所述子組中的那些SPH粒子的相應(yīng)屬性，來計算所述子組的代表性位置；(c)基于一組能量交換規(guī)則，在所述每個模擬氣體粒子與所述子組之間執(zhí)行數(shù)值能量交換；(d)從下一個求解周期的數(shù)值能量交換中更新所述每個模擬氣體粒子的屬性組和SPH粒子的對應(yīng)位置。

通過以下結(jié)合附圖對具體實施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將會變得顯而易見。

附圖說明

參照以下的描述、后附的權(quán)利要求和附圖，將會更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點，其中：

圖1A-1B共同示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的響應(yīng)爆炸而獲得數(shù)值物理域的示例性過程的流程圖；

圖2A是根據(jù)本發(fā)明實施例的由多個SPH粒子表示的示例性物理域的示意圖；

圖2B是根據(jù)本發(fā)明實施例的在SPH方法中使用的示例性影響函數(shù)的示意圖；

圖3A-3B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的兩個不同示例性物理域的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的表示在影響感興趣的物理域之前的示例性爆炸源的至少一個模擬氣體粒子的組的示意圖；

圖5A-5D是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例性模擬氣體粒子與SPH粒子的對應(yīng)子組之間的相互作用的示意圖；