CN117763931A - 一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备 - Google Patents
一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117763931A CN117763931A CN202311803552.1A CN202311803552A CN117763931A CN 117763931 A CN117763931 A CN 117763931A CN 202311803552 A CN202311803552 A CN 202311803552A CN 117763931 A CN117763931 A CN 117763931A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- particle
- grid
- particles
- model
- geometric model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 275
- 238000011438 discrete method Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 76
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 18
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 16
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 14
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 13
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 7
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 abstract description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备,属于流体力学技术领域，提出了一种高效、精确的构建模型几何表面窄带区域LSDF的方法，并进行了粒子补偿，从而避免在粒子松弛后粒子间距增大的问题；根据上述方法，通过输入需要离散的几何模型和离散后的粒子间距，可以将复杂几何模型离散为指定间距的均匀、适体粒子。解决了现有技术中LSDF不够精准、不够高效以及模型离散为粒子后体积误差大的难点，通过输入STL几何模型文件和粒子间距，可以自动将模型离散为贴体、均匀的粒子模型，该粒子模型可以应用到粒子法的数值计算中。通过对多种复杂几何进行粒子离散，验证了本发明中的方法及装置的准确性及普适性。
Description
技术领域
本发明属于流体力学技术领域，具体涉及一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备。
背景技术
数值仿真在流体机械中至关重要，可以优化装置的性能和安全性等问题。当流体机械内涉及多项、非定常流动等情况时，传统网格法会产生网格畸变，需要不断重构网格，会损失计算精度和效率。而无网格粒子方法由于没有固定的拓扑关系，在计算大变形、表面流动等非定常问题具有独特优势。粒子方法的前处理过程是生成均匀分布的粒子，复杂模型的粒子离散是阻碍粒子方法应用到流体机械、海洋工程等工业领域中的一个重大挑战。
目前在粒子法中主要有三种复杂几何模型粒子离散方法：第一种方法是在体积网格上生成粒子，利用商业预处理软件很容易将模型划分为六面体或者四面体网格，之后在网格的中心提取点生成粒子，然而通过这种方式生成的粒子并不完全均匀；第二种方法是直接在位于模型内部的正交网格上生成初始粒子，但该方法边界处具有锯齿状形状，并且不是贴合几何表面的，当分辨率较低时，会影响计算精度。第三种方法是在正交网格上生成初始粒子后，基于有符号距离场(signed distance field,SDF)进行粒子松弛。
第三种方法可以生成边界光滑、贴体均匀的粒子，但存在两个难点问题：第一个是需要高效精确的SDF构建算法，在粒子方法的预处理建模中，只需要几何表面附近窄带区域的局部有符号距离场(LSDF)信息即可；第二个问题是初始生成的粒子个数不足，在粒子松弛后粒子变得稀疏，影响数值计算的精度。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备，以解决LSDF不够精准、不够高效以及模型离散为粒子后体积误差大的难点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种复杂几何模型粒子离散方法，包括以下步骤：
导入几何模型构建LSDF；
根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
优选地，所述导入几何模型构建LSDF，具体包括以下步骤：
S101：解析几何模型的每一个三角形网格的信息；
S102：根据三角形网格的信息通过两次网格筛选确定边界网格；
S103：根据边界网格与相邻三角形网格的位置关系确定边界网格距离的符号值，构建几何表面窄带区域的LSDF。
优选地，所述S102中，第一次网格筛选为：
S1021：根据三角形网格的信息确定一个完全包含其的立方体区域，记为区域Ⅰ；
S1022：将区域Ⅰ扩大1/2窄带宽度层得到区域Ⅱ。
优选地，所述S102中，第二次网格筛选为：
计算第一次网格筛选后得到的区域的网格中心点与三角形的距离位置关系，若网格中心点到三角形的距离不大于1/2窄带宽度，则该网格属于边界网格，若大于，则该网格不属于边界网格。
优选地，所述根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿，包括以下步骤：
S201：根据LSDF确定非边界网格的符号；
S202：对非边界网格，提取内部网格的中心作为初始粒子；
S203：对边界网格，若有符号距离值小于-1/2倍的网格宽度，提取网格中心点作为粒子；
S204：对被LSDF边界穿过的网格，计算体积误差，根据体积误差进行粒子补偿。
优选地，所述S204中，体积误差的计算方法为：
粒子模型的体积Vp为：
若定义则体积误差可以由粒子个数误差σN来表示：
其中，V为模型实际体积；Vp为粒子模型的体积；N为实际的粒子个数；l0为网格宽度，同时也是粒子间距；Nt为粒子模型的粒子个数。
优选地，采用粒子迁移技术对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
一种复杂几何模型粒子离散系统，包括：
LSDF构建模块，用于导入几何模型构建LSDF；
粒子生成模块，用于根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
粒子松弛模块，用于对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出了一种复杂几何模型粒子离散方法及相关装置，可以将任意复杂模型离散为指定间距均匀分布的粒子。
进一步的，提出了一种高效、精确的构建模型几何表面窄带区域LSDF的方法，通过两次筛选确定边界网格，而不需要构建全局的距离场，边界网格的符号及距离由精确的数值计算获得，非边界网格使用遍历推进的方法快速确定，大幅缩减计算量；
进一步的，提出了粒子补偿模型，依据边界处网格与几何边界的位置关系，统计边界处缺少的体积并补充粒子，有效减小模型离散成粒子后的体积误差，从而避免在粒子松弛后粒子间距增大的问题；
进一步的，使用粒子迁移算法调整粒子位置，同时约束粒子不流出边界，使得粒子与模型边界贴合并均匀分布；在粒子迁移中引入CFL条件，提高松弛过程的稳定性。
本发明解决了现有技术中LSDF不够精准、不够高效以及模型离散为粒子后体积误差大的难点，通过输入STL几何模型文件和粒子间距，可以自动将模型离散为贴体、均匀的粒子模型，该粒子模型可以应用到粒子法的数值计算中。通过对多种复杂几何进行粒子离散，验证了本发明中的方法及装置的准确性及普适性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为构建LSDF中，两次筛选确定边界网格示意图；其中(a)为xz平面图；(b)为xy平面图；
图3为确定一点P与三角形网格的内外关系时的三种情况；(a)为Q点位于三角形内部；(b)为Q点位于三角形棱边；(c)为Q点位于三角形的顶点；
图4为初始粒子的生成示意图；
图5为边界粒子约束示意图；
图6为离心泵模型及粒子离散后效果图；
图7为叶轮模型离散过程中初始粒子分布、粒子补偿、粒子松弛三个状态的粒子分布情况；(a)为初始粒子分布；(b)为粒子补偿分布；(c)为松弛后粒子分布；
图8为离心泵流体填充后的流体粒子速度分布图；
图9为离心泵旋转过程中的压力分布剖面图；
图10为粒子补偿示意图。
其中，1-蜗壳；2-叶轮。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本申请公开了一种复杂几何模型粒子离散方法，包括以下步骤：
S1：导入几何模型构建LSDF；
S2：根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
S3：对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
提出了一种高效、精确的构建模型几何表面窄带区域LSDF的方法，并进行了粒子补偿，从而避免在粒子松弛后粒子间距增大的问题；根据上述方法，通过输入需要离散的几何模型和离散后的粒子间距，可以将复杂几何模型离散为指定间距的均匀、适体粒子。解决了现有技术中LSDF不够精准、不够高效以及模型离散为粒子后体积误差大的难点，通过输入STL几何模型文件和粒子间距，可以自动将模型离散为贴体、均匀的粒子模型，该粒子模型可以应用到粒子法的数值计算中。通过对多种复杂几何进行粒子离散，验证了本发明中的方法及装置的准确性及普适性。
在一些实施例中，所述导入几何模型构建LSDF，具体包括以下步骤：
S101：解析几何模型的每一个三角形网格的信息；
S102：根据三角形网格的信息通过两次网格筛选确定边界网格；
S103：根据边界网格与相邻三角形网格的位置关系确定边界网格距离的符号值，构建几何表面窄带区域的LSDF。
提出了一种高效、精确的构建模型几何表面窄带区域LSDF的方法，通过两次筛选确定边界网格，而不需要构建全局的距离场，边界网格的符号及距离由精确的数值计算获得，非边界网格使用遍历推进的方法快速确定，大幅缩减计算量；
在一些实施例中，所述S102中，第一次网格筛选为：
S1021：根据三角形网格的信息确定一个完全包含其的立方体区域，记为区域I；
S1022：将区域I扩大1/2窄带宽度层得到区域II。
在一些实施例中，所述S102中，第二次网格筛选为：
计算第一次网格筛选后得到的区域的网格中心点与三角形的距离位置关系，若网格中心点到三角形的距离不大于1/2窄带宽度，则该网格属于边界网格，若大于，则该网格不属于边界网格。
在一些实施例中，所述根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿，包括以下步骤：
S201：根据LSDF确定非边界网格的符号；
S202：对非边界网格，提取内部网格的中心作为初始粒子；
S203：对边界网格，若有符号距离值小于-1/2倍的网格宽度，提取网格中心点作为粒子；
S204：对被LSDF边界穿过的网格，计算体积误差，根据体积误差进行粒子补偿。
提出了粒子补偿模型，依据边界处网格与几何边界的位置关系，统计边界处缺少的体积并补充粒子，有效减小模型离散成粒子后的体积误差，从而避免在粒子松弛后粒子间距增大的问题；
在一些实施例中，所述S203中，体积误差的计算方法为：
粒子模型的体积Vp为：
若定义则体积误差可以由粒子个数误差σN来表示：
其中，V为模型实际体积；Vp为粒子模型的体积；N为实际的粒子个数；l0为网格宽度，同时也是粒子间距；Nt为粒子模型的粒子个数。
在一些实施例中，采用粒子迁移技术对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。使用粒子迁移算法调整粒子位置，同时约束粒子不流出边界，使得粒子与模型边界贴合并均匀分布；在粒子迁移中引入CFL条件，提高松弛过程的稳定性。
【实施例】参见图6，以离心泵为例展开实施：
S1：导入几何模型构建LSDF；
在导入几何模型后，构建背景网格，计算出模型表面窄带区域内网格距离模型表面的有符号距离信息(符号为正表示网格在模型外侧，反之为模型内侧)。构建LSDF有以下步骤：
S101：解析几何模型数据。STL格式模型广泛在工业、3D打印等领域，文件中记录了组成几何模型的每一个三角形网格的详细信息，包括三个顶点坐标和法向量。
S102：确定边界网格。本发明通过两次筛选的方式来快速确定边界网格，减少计算量。第一次网格筛选：通过三角形的顶点坐标位置，确定一个将其完全包含的立方体区域(记为区域I，如图2中红色虚线框所示)；将区域1扩大δ层(2δ为窄带宽度)，得到区域II(如图2中红色实线框所示)，该区域的网格为一次筛选后的网格；第二次网格筛选：计算一次筛选后网格中心点与三角形的距离位置关系，若网格中心点到三角形的距离小于等于δ，则该网格属于边界网格。
S103：确定边界网格距离的符号值。设边界网格i的中心点为P，三角网格上距离P点最近的一点为Q点。可以通过三角形的法向量(伪法向量)np与向量QP的夹角来判断：若Np·QP≤0，则P点位于几何体内部，该边界网格的距离值为负号；若Np·QP>0，则P点位于几何体外部，该边界网格的距离值为正号。依据Q点与三角形网格位置关系，分为三种情况。
情况1：Q点位于三角形内部。如图3(a)所示。此时np等于Q点所在三角形的法向量n0；
情况2：Q点位于三角形棱边，如图3(b)所示。此时需要利用两个三角形的法向量来构建伪法向量，np由公式(2)计算获得：
式中n0和n1为Q点所在的两个三角形的法向量。
情况3：Q点位于三角形的顶点，如图3(c)所示。此时需要通过拥有该顶点的所有三角形(至少有三个)进行角度加权来构建伪法向量，如公式(3)所示：
式中ni为以Q点为顶点的三角形法向量，αi为三角形以Q点为起点两条边的夹角。
至此，通过3个步骤，构建了几何表面附近窄带宽度为2δ的LSDF。
S2：根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿。
S201：确定非边界网格的符号。借助边界网格的符号值，可以使用遍历推进的方法快速确定所有的计算域内非边界网格的符号值：沿着任意一个轴的方向遍历背景网格，如果一排非边界网格的前后均为内侧边界网格，则说明这一排网格均为内部网格。
S202：内部网格中心生成粒子。参见如图4，通常，边界粒子的中心会向模型边界内侧偏移1/2个粒子间距，来使得多个模型的交界面处不会发生粒子重叠，将偏移后的边界线称为粒子中心边界。对于非边界网格，由于距离几何边界较远，所有的内部非边界网格均可以提取网格中心作为粒子点；
S203：位于窄带区的边界网格，若网格中心点距离边界的距离φ<-0.5l0，则提取该网格中心为粒子点。
S204：粒子补偿。对于复杂几何，在S202和S203内部网格中心生成粒子后，内部网格的体积往往小于模型实际体积，从而使得在粒子松弛之后，粒子间距变大，影响数值计算精度。为解决该问题，本发明提出了粒子补偿方法。对被LSDF边界穿过的网格，计算体积误差，根据体积误差进行粒子补偿，体积误差的计算方法为：
粒子模型的体积Vp为：
若定义则体积误差可以由粒子个数误差σN来表示：
其中，V为模型实际体积；Vp为粒子模型的体积；N为实际的粒子个数；l0为网格宽度，同时也是粒子间距；Nt为粒子模型的粒子个数。
粒子补偿的原理为：遍历寻找被模型边界穿过的网格，计算网格在模型边界内外两侧的体积(分别记为V内，V外，总和等于1)，若该网格在S202和S203中没有生成粒子，则缺少部分体积，如图10所示，总体积误差σ＝σ-V内；若遍历过程中体积误差σ<-C(C为粒子补偿阈值，一般取为0.8)，则在该网格中心生成粒子以实现体积的补偿，同时体积误差σ＝σ+1。按此操作循环计算所有网格，完成粒子补偿。
S3：对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
初始生成和补偿后的粒子表面呈现矩阵状，与几何模型表面并不贴合，需要进行粒子松弛均匀化。本发明采用粒子迁移技术来实现该过程。粒子i每次移动的距离如公式(6)所示：
式中Cshift为迁移系数，Cshift≤0.5；l0为初始粒子间距，为粒子数密度梯度。为了保证松弛效果的稳定性，引入CFL条件，粒子速度为
式中：Δtinit为初始设定的时间步长。CFL条件的公式为：
式中：umax为所有粒子中速度最大的粒子，C为CFL常数，取为0.15。在计算出umax后，若满足CFL条件，则Δt＝Δtinit，否则Δt＝Cl0/umax。因此，一次迭代的粒子移动距离为：δri′＝uiΔt
如图5所示，在松弛过程中，边界附近的粒子由于外侧没有粒子，会向外侧膨胀。本文采用了一种边界粒子约束方法，当粒子超出粒子中心边界线后，将外部粒子重新移动到粒子中心边界线上，使得边界附近的粒子能够始终贴近几何表面。
经过多次松弛，粒子会逐渐均匀。当边界粒子与粒子中心线边界的平均距离满足一定条件时，结束粒子迁移。/>的计算公式为
式中：φj为j粒子到几何体表面的距离；nb为边界粒子个数，边界粒子的判断条件为：
式中Cb为边界粒子判断系数，一般选为0.8。松弛达到稳定的判据为：
式中：n为粒子迁移迭代步数，Cps为粒子迁移收敛系数，一般取为0.015。
参见图7、图8和图9，可以看出，本申请提出了一种高效、精确的构建模型几何表面窄带区域LSDF的方法，通过两次筛选确定边界网格，而不需要构建全局的距离场，边界网格的符号及距离由精确的数值计算获得，非边界网格使用遍历推进的方法快速确定，大幅缩减计算量；提出了粒子补偿模型，依据边界处网格与几何边界的位置关系，统计边界处缺少的体积并补充粒子，有效减小模型离散成粒子后的体积误差，从而避免在粒子松弛后粒子间距增大的问题；使用粒子迁移算法调整粒子位置，同时约束粒子不流出边界，使得粒子与模型边界贴合并均匀分布；在粒子迁移中引入CFL条件，提高松弛过程的稳定性。本发明解决了现有技术中LSDF不够精准、不够高效以及模型离散为粒子后体积误差大的难点，通过输入STL几何模型文件和粒子间距，可以自动将模型离散为贴体、均匀的粒子模型，该粒子模型可以应用到粒子法的数值计算中。通过对多种复杂几何进行粒子离散，验证了本发明中的方法及装置的准确性及普适性。
本申请还公开了一种复杂几何模型粒子离散系统，包括：
LSDF构建模块，用于导入几何模型构建LSDF；
粒子生成模块，用于根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
粒子松弛模块，用于对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
本申请还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，包括以下步骤：
导入几何模型构建LSDF；
根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
2.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述导入几何模型构建LSDF，具体包括以下步骤：
S101：解析几何模型的每一个三角形网格的信息；
S102：根据三角形网格的信息通过两次网格筛选确定边界网格；
S103：根据边界网格与相邻三角形网格的位置关系确定边界网格距离的符号值，构建几何表面窄带区域的LSDF。
3.根据权利要求2所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述S102中，第一次网格筛选为：
S1021：根据三角形网格的信息确定一个完全包含其的立方体区域，记为区域Ⅰ；
S1022：将区域Ⅰ扩大1/2窄带宽度层得到区域Ⅱ。
4.根据权利要求2所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述S102中，第二次网格筛选为：
计算第一次网格筛选后得到的区域的网格中心点与三角形的距离位置关系，若网格中心点到三角形的距离不大于1/2窄带宽度，则该网格属于边界网格，若大于，则该网格不属于边界网格。
5.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿，包括以下步骤：
S201：根据LSDF确定非边界网格的符号；
S202：对非边界网格，提取内部网格的中心作为初始粒子；
S203：对边界网格，若有符号距离值小于-1/2倍的网格宽度，提取网格中心点作为粒子；
S204：对被LSDF边界穿过的网格，计算体积误差，根据体积误差进行粒子补偿。
6.根据权利要求5所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述S204中，体积误差的计算方法为：
粒子模型的体积Vp为：
若定义则体积误差可以由粒子个数误差σN来表示：
其中，V为模型实际体积；Vp为粒子模型的体积；N为实际的粒子个数；l0为网格宽度，同时也是粒子间距；Nt为粒子模型的粒子个数。
7.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，采用粒子迁移技术对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
8.一种复杂几何模型粒子离散系统，其特征在于，包括：
LSDF构建模块，用于导入几何模型构建LSDF；
粒子生成模块，用于根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
粒子松弛模块，用于对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311803552.1A CN117763931A (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311803552.1A CN117763931A (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117763931A true CN117763931A (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=90310252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311803552.1A Pending CN117763931A (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117763931A (zh) |
-
2023
- 2023-12-25 CN CN202311803552.1A patent/CN117763931A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Comminal et al. | Cellwise conservative unsplit advection for the volume of fluid method | |
| Ruiz-Gironés et al. | Generation of curved high-order meshes with optimal quality and geometric accuracy | |
| Sampath et al. | Large-scale solitary wave simulation with implicit incompressible SPH | |
| Bergmann et al. | An accurate cartesian method for incompressible flows with moving boundaries | |
| Wang et al. | Anisotropic solution-adaptive viscous Cartesian grid method for turbulent flow simulation | |
| CN113850008B (zh) | 飞行器气动特性预测的自适应网格扰动域更新加速方法 | |
| KR100809525B1 (ko) | 파티클 집합을 둘러싸는 곡면 메쉬 생성 시스템 및 방법 | |
| CN111985166A (zh) | 隐式考虑动态摩阻的管道水力瞬变模拟方法和存储介质 | |
| Chentanez et al. | Mass-conserving eulerian liquid simulation | |
| Qu et al. | The power particle-in-cell method | |
| Esser et al. | An extended finite element method applied to levitated droplet problems | |
| JP5227384B2 (ja) | 構造格子を用いたシミュレーション方法 | |
| CN117763931A (zh) | 一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备 | |
| Giahi et al. | A critical assessment of the immersed boundary method for modeling flow around fixed and moving bodies | |
| Yan | Numerical estimation of discretization error on unstructured meshes | |
| Zhang et al. | A contact SPH method with high-order limiters for simulation of inviscid compressible flows | |
| Scholz et al. | High-order quadrature on planar domains based on transport theorems for implicitly defined moving curves | |
| El Aouad et al. | Anisotropic adaptive body-fitted meshes for CFD | |
| JP3692460B2 (ja) | 混合格子型解適合格子法を用いた数値解析装置 | |
| Martinez et al. | A meshless solution to the p-Laplace equation | |
| Flynn et al. | Adaptive fluid simulation using a linear octree structure | |
| Scholz et al. | Using high-order transport theorems for implicitly defined moving curves to perform quadrature on planar domains | |
| CN113177373B (zh) | 一种基于vof原理的流体分布计算方法 | |
| Miglio et al. | High-order variational time integrators for particle dynamics | |
| Seshadri | Sharp Interface Immersed Boundary Framework for All-Speed Flow Solver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |