光滑粒子法

光滑粒子法

光滑粒子法是一種拉格朗日無格線粒子方法。它利用核函式對物理問題進行近似處理,用離散的粒子來描述巨觀連續分布微觀仍為粒子的流體,而每個粒子則攜帶了其所在位置的流體的各種性質,如質量、密度、速度、能量等。

光滑粒子法[1]是一種拉格朗日無格線粒子方法。它利用核函式對物理問題進行近似處理,把連續的物質空間離散到一系列無序分布的可運動的粒子上,用離散的粒子來代替連續分布的流體,而每個粒子則攜帶了其所在位置的流體的各種性質,如質量、密度、速度、能量等。
在光滑粒子法中,用下面的積分式來表示任意函式A在ra處的值:

(1)
其中的函式W稱為核函式,h為光滑長度。把積分域離散成有限個粒子,每個粒子的體積為

(2)
其中分子分母分別表示粒子的質量和密度,於是(1)式可以離散成求和的形式:

(3)
其中a、b表示粒子。
函式A的一階導數則用下式表示:

(4)
(3)和(4)是光滑粒子法的基本式,利用這兩個式子,可以把物理問題對應的控制方程離散成數值方程,然後進行數值求解。
光滑粒子法最早是用於處理天體物理問題,由Lucy(1977)和Gingold & Monaghan(1977)相互獨立地提出。之後,光滑粒子法得到迅速發展,被套用到許多領域。
[1] 光滑粒子法,英文為“Smoothed Particle Hydrodynamics Method”,簡稱“SPH method”。 關於“Smoothed Particle Hydrodynamics”的中文名,文獻中另有多種譯法,如“光滑粒子流體動力學”、“光滑粒子動力學”、“光滑質點流體力學”和“光滑質點水動力學”等。

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