[發明專利]一種基于MPS方法的粒子變粒徑融合方法

在審

• 申請號: 202011523474.6
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112529142A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 孫一頡;孫中國;席光
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種基于MPS方法的粒子變粒徑融合方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，創建計算域并進行粒子初始化設置；

步驟2，判斷粒子是否滿足融合條件；

步驟3，滿足融合條件時，擇優選取需要融合的粒子；

步驟4，粒子發生融合并參與計算控制方程，得到粒子壓力、速度、位移。

步驟5，輸出數值計算模擬結果。

2.根據權利要求1所述的基于MPS方法的粒子變粒徑融合方法，其特征在于，所述步驟2粒子融合條件包括融合空間判據和粒子尺寸判據；融合空間判據是通過初始給定的低分辨率空間區域的位置坐標，判斷粒子是否在低分辨率區域內；若粒子處于低分辨率區間內，則進行粒子尺寸判據；反之粒子不發生融合；

粒子尺寸判據是通過比較粒子尺寸與低分辨率給定的尺寸范圍，當粒子尺寸在給定的尺寸范圍內時，粒子滿足粒子尺寸判據，具體公式如下：

l_minll_max

其中，l為需要判定的粒子尺寸；l_min,l_max為低分辨率區間內粒子的最小尺寸和最大尺寸；

當粒子同時滿足融合空間判據和粒子尺寸判據時，粒子進行融合。

3.根據權利要求1所述的基于MPS方法的粒子變粒徑融合方法，其特征在于，所述步驟3中當粒子滿足融合條件時，選取融合粒子的方法是，搜索需要融合的粒子i影響域范圍內是否存在另一個需要融合的粒子j，若存在，則粒子i優先和粒子j融合；若不存在，則與搜索域內其他粒子融合；預判粒子融合后的尺寸大小，若融合后粒子尺寸小于低分辨率要求的最大尺寸，則粒子不融合；反之則融合；預判粒子融合后尺寸大小的公式如下：

l_k＝(l_i^d+l_j^d)^1/d

其中，l為需要判定的粒子尺寸；下標k為融合后的粒子；下標i和j為融合前的粒子；d為計算維度；當l_min≤l_c≤l_max時，粒子i和粒子j進行融合；反之則不發生融合。

4.根據權利要求1所述的基于MPS方法的粒子變粒徑融合方法，其特征在于，所述步驟4粒子融合過程中，粒子動量與質量保持守恒，粒子質量，速度，位移等物理量滿足的計算公式如下：

m_k＝m_i+m_j

U_k＝(m_iU_i+m_jU_j)/(m_i+m_j)

r_k＝(m_ir_i+m_jr_j)/(m_i+m_j)

U_i＝U_k+(r_i-r_k)×ω_i

U_j＝U_k+(r_j-r_k)×ω_j

其中，m為粒子質量，U為速度，r為位置坐標，ω為角速度，n_s為分裂子粒子的個數；下標k表示融合后的粒子，i和j表示正在進行融合的粒子。

5.根據權利要求1所述的基于MPS方法的粒子變粒徑融合方法，其特征在于，所述步驟4粒子采取五步漸進式變粒徑融合，每一步正在融合的兩個粒子尺寸改變，保持同一拓撲結構的五步漸進式相近移動，五步后兩個粒子變為一個粒子；五步變粒徑漸進式融合過程始終保持粒子質量與動量守恒，滿足的計算公式如下：

其中，step為五步漸進式所進行中的步數，上標first表示融合第一步，下標i和j為融合前的粒子，d為計算維度。