微可压缩SPH流体的稳定性固体边界处理算法

摘要：

固流耦合，即流体的固体边界处理一直是基于物理的流体模拟技术的研究重点。为解决SPH流体模拟中固流耦合存在的交界面处流体粒子衰减和穿透问题，提出一种固体采样边界粒子与动量守恒保持的位置‐速度修正方案相结合的固流耦合方法。首先在预处理阶段对快速格子形状匹配（fast lattice shape matching ，FLSM ）模型表示的固体边界进行表面和内部边界粒子采样；然后在运行过程中计算流体粒子密度和受力时考虑边界固体粒子的相对贡献；最后利用动量守恒保持的位置‐速度修正方案对流体粒子进行位置和速度的修正。为了提高计算速度以满足交互式应用需求，把每个迭代步长内的计算完全并行化后加载到GPU上进行加速处理。实验结果表明，该算法实现了微可压缩SPH流体与刚体以及弹性体的双向耦合，并可以高效、稳定地模拟固流耦合中的非穿透、液滴飞溅、溶解等复杂现象。

关键词：固流耦合、流体模拟、并行计算、拉格朗日粒子模型、形状匹配

分类号：TP391.41(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家“八六三”高技术研究发展计划2012AA011801．

在线出版日期：2014-12-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1915-1922,1929