[發明專利]容器內流體粒子沸騰時的視覺仿真方法及電子設備

有效

• 申請號: 202110443817.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113033068B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 楊旭波;陳文韜;桑田
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 龐紅芳

1.一種容器內流體粒子沸騰時的視覺仿真方法，其特征在于：包括：

構建一虛擬的容器和置于容器內的流體粒子，向容器施加外力，預測容器內的流體粒子的位置，求解流體粒子不可壓約束，并基于流體粒子之間的內力對流體粒子速度進行更新；

獲取流體粒子的動能參數，對流體粒子的沸騰進行仿真；

對所述容器空間進行劃分，生成穿透修正約束，并求解所述穿透修正約束將產生穿透的流體粒子投影回所述容器中；

所述基于流體粒子之間的內力對流體粒子速度進行更新包括：計算液體粒子之間的內聚力；計算液體粒子和固體粒子之間的粘附力；基于所述內聚力和所述粘附力對流體粒子速度進行更新；

所述獲取流體粒子的動能參數，對流體粒子的沸騰進行仿真包括：計算流體粒子之間的物質濃度及熱量擴散；根據濃度擴散系數，計算流體粒子稀釋過程中的溶解熱生成量；根據流體粒子溫度，計算動態粘滯力系數，使得高溫的流體粒子注入動能，形成沸騰現象；

所述對所述容器空間進行劃分包括：針對每個容器，將空間劃分為容器內部、容器上部和容器側部三個部分；

所述生成穿透修正約束包括：針對每個流體粒子，計算其初始位置和預測位置分別處于容器空間的所屬區域；在所述初始位置處于容器內部，所述預測位置處于所述容器側部，則生成穿透修正約束；

所述求解所述穿透修正約束將產生穿透的流體粒子投影回所述容器中包括：針對每個穿透修正約束進行處理，先在垂直軸上進行投影，再在水平面上進行投影，直至將流體粒子移動回容器內部。

2.根據權利要求1所述的容器內流體粒子沸騰時的視覺仿真方法，其特征在于：所述向容器施加外力，預測容器內的流體粒子的位置包括：

根據粒子空間位置分布進行重排序；

根據施加的外力更新流體粒子位置及流體粒子速度；

記錄每個流體粒子的鄰居粒子；

基于流體粒子位置、液體粒子速度、流體粒子的鄰居粒子以及施加的外力預測液體粒子位置。

3.根據權利要求1所述的容器內流體粒子沸騰時的視覺仿真方法，其特征在于：所述基于流體粒子位置、液體粒子速度、流體粒子的鄰居粒子以及施加的外力預測液體粒子位置的一種實現方式為：

其中：為粒子i的預測位置，x_i為粒子i的初始位置，Δt_s為迭代時間步長，v_i為粒子i的速度，m為粒子質量，f_ext(x_i)為位置x_i處受到的外力向量。

4.根據權利要求1或2所述的容器內流體粒子沸騰時的視覺仿真方法，其特征在于：所述求解流體粒子不可壓約束的一種實現方式為：

其中：Δx_i為位置修正量，ρ₀為初始密度，λ_i為粒子i的拉格朗日系數，為半徑為h的光滑核函數梯度。

5.一種電子設備，其特征在于：包括存儲器，存儲計算機程序；處理器，執行所述計算機程序以實現如權利要求1至權利要求4任一權利要求所述的容器內流體粒子沸騰時的視覺仿真方法的步驟。