[發明專利]基于黎曼不變量的SPH入流邊界處理方法

有效

• 申請號: 202010552480.8
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111709197B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 林川
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F17/11
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種基于黎曼不變量的SPH入流邊界處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：構建包含作為施加入流邊界的SPH粒子的輸入粒子池，構建粒子回收系統；

步驟S2：對每個入流邊界進行循環，判斷各處入流邊界是否達到輸入粒子標準；

步驟S3：對達到了輸入粒子標準的入域邊界進行粒子輸入，判斷流態后利用黎曼不變量進行粒子輸入，每次輸入粒子個數等于粒子池寬度方向上粒子個數；

步驟S4：對入流粒子信息列表進行更新，對粒子回收系統中的控制列表和控制變量進行更新；

步驟S5：更新粒子作用信息鏈表；

步驟S6：判斷是否完成各輸入邊界循環，若未完成，則返回步驟S2判斷下一處入流邊界，若完成，則輸出入流邊界施加結果；

在步驟S3中，根據弗勞德數判斷流態，其中，v為流速，g為重力加速度，h為水深；

在步驟S3中，判斷流態后利用黎曼不變量進行粒子輸入具體包括以下步驟：

步驟S31：流態判斷：根據弗勞德數判斷流態，其中，v為流速，g為重力加速度，h為水深；

當弗勞德數F_r＞1時，直接施加邊界條件賦給輸入粒子流速和深度信息，完成入流邊界的施加；

當弗勞德數F_r＜1時，執行步驟S32；

步驟S32：在第n時間步下，計算不施加邊界處理情況下的輸入粒子的流速和深度h^*，由此得到黎曼第二不變量R^(2)*為：

步驟S33：根據黎曼不變量沿特征線方向保持不變，由傳遞順序得到邊界粒子在n+1時間步的黎曼第二不變量為：

其中，為在n+1時間步的入流速度，為在n+1時間步的入流深度；

步驟S34，根據已知入流深度或已知入流速度兩種邊界情況，分別得到粒子進行邊界處理過后的入流速度和入流深度：

對已知入流深度求入流速度情況：

對已知入流速度求入流深度情況：

2.根據權利要求1所述的基于黎曼不變量的SPH入流邊界處理方法，其特征在于：在步驟S1中，所述SPH粒子為虛擬粒子，用于實現對入流粒子的邊界條件施加和計算域邊界的光滑處理，粒子池沿入流邊界厚度大于輸入粒子的最大支持域半徑。

3.根據權利要求1所述的基于黎曼不變量的SPH入流邊界處理方法，其特征在于：在步驟S2中，所述輸入粒子標準為：域內粒子距離該邊界的最近距離大于粒子池的粒子間距。

4.根據權利要求1所述的基于黎曼不變量的SPH入流邊界處理方法，其特征在于：在步驟S4中，所述入流粒子信息列表包括：深度列表、初始深度列表、質量列表、初始質量列表、粒子類型列表、光滑長度列表和流速列表；

所述控制列表包括：是否在計算域內的列表和可用粒子列表；

所述控制變量包括：總粒子個數、邊界粒子池內粒子總數和可用粒子總個數。

5.根據權利要求1所述的基于黎曼不變量的SPH入流邊界處理方法，其特征在于：在步驟S5中，更新粒子作用信息鏈表的過程為：采用質點網格法對相互作用粒子對進行快速搜索，完成輸入入流粒子后對粒子作用信息鏈表的更新。