[發明專利]一種薄壁彈性體邊界的無網格處理方法、裝置、終端設備及計算介質

有效

• 申請號: 202110050997.1
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112733415B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉勇;陳永焜;方輝;劉曉;王心玉;李愛軍
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

1.一種薄壁彈性體邊界的無網格處理方法，其特征在于，建立數值波浪水槽，在流體區域布置流體粒子，在薄壁彈性體中布置彈性體粒子；將零級彈性體粒子分裂成一級彈性體粒子或進一步分裂得到最高級彈性體粒子，并獲取分裂后彈性體粒子的壓力，得到流體粒子對分裂后彈性體粒子的作用力；在流體粒子和彈性體粒子的耦合過程中，零級彈性體粒子始終充當流體粒子的邊界，從而對流體粒子分區，建立每一分區流體粒子與零級彈性體粒子間的關系，模擬薄壁彈性體的運動；

所述將零級彈性體粒子分裂成一級彈性體粒子，一級彈性體粒子的壓力為：

其中：p_j為流體粒子的壓力，為流體粒子與一級彈性體粒子之間的核函數值，V_j為流體粒子的體積，表示一級彈性體粒子的光滑核長度；

所述最高級彈性體粒子的壓力為：

其中，k表示彈性體粒子的級數，l為k級彈性體粒子與k-1級彈性體粒子在重力加速度g方向上的距離，ρ_水為水的密度；

所述流體粒子對分裂后彈性體粒子的作用力包括流體粒子對一級彈性體粒子的作用力和流體粒子對最高級彈性體粒子的作用力，所述流體粒子對一級彈性體粒子的作用力為：

其中，p_i為零級彈性體粒子的壓力，V_i為零級彈性體粒子的體積，為零級彈性體粒子的導數，W_ij為零級彈性體粒子與流體粒子之間的核函數值，V_i為零級彈性體粒子的體積；

所述流體粒子對最高級彈性體粒子的作用力為：

所述在流體粒子和彈性體粒子的耦合過程中，最高級彈性體粒子的運動方式通過下式獲?。?/p>

式中，u_a表示某一最高級彈性體粒子的速度，g為重力加速度矢量，為結構粒子的密度，P_a和P_b為第一類Piola-Kirchhoff應力張量，W_0ab為最高級彈性體粒子a與最高級彈性體粒子b之間的初始核函數值，V_0b為最高級彈性體粒子b的初始體積；

所述流體粒子分區通過下述方式實現：在初始布置彈性體粒子時，確認彈性體結構表面粒子，然后在每一個時間步計算彈性體表面粒子的外法線向量，通過外法線向量作一扇形區域，搜索扇形區域內的流體粒子。

2.一種基于權利要求1所述的薄壁彈性體邊界的無網格處理方法的裝置，其特征在于，包括：

模型建立模塊，用于建立數值波浪水槽；

彈性體粒子分裂模塊，用于零級彈性體粒子分裂成一級彈性體粒子或進一步分裂得到最高級彈性體粒子；

最高級彈性體粒子運動方式獲取模塊，用于獲取最高級彈性體粒子的運動方式；

模擬薄壁彈性體運動模塊，用于實現流體粒子和彈性體粒子的耦合：對流體粒子分區，建立每一分區流體粒子與零級彈性體粒子間的關系，模擬薄壁彈性體的運動。

3.一種計算機設備，其特征在于，包括處理器和存儲器；

所述存儲器用于存儲計算機程序；

所述處理器，用于執行所述計算機程序并在執行所述計算機程序時實現如權利要求1所述的薄壁彈性體邊界的無網格處理方法。

4.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時使所述處理器實現如權利要求1所述的薄壁彈性體邊界的無網格處理方法。