道路交通的流体物理模型与粒子仿真方法

摘要：

针对受多种因素影响的复杂道路交通系统问题,基于颗粒动力学理论,结合传统的Lighthill-Whitham-Richards物理模型,建立道路交通系统的流体物理模型,采用无网格粒子与网格相结合的方法进行数值仿真,并应用于典型道路交通问题的求解.在新模型中,将车辆比拟为硬颗粒,车辆的跟车比拟为颗粒间的碰撞相互作用,己知道路情况对驾驶员操作车辆的影响比拟为流-粒两相系统中的外部流体驱动力作用,不同车道间车辆的影响比拟为颗粒间的黏性作用,从而在颗粒动力学理论的基础上,推导建立了道路交通系统拟流体模型;引入光滑离散颗粒流体动力学(SDPH)对车辆系统模型进行离散,建立“SDPH车辆”与真实车辆之间的一一对应关系,再结合有限体积方法,对道路交通构建的双流体模型进行求解,建立求解交通流体物理模型的新型仿真方法.最后,采用所建立的模型和方法对车辆汇入以及机非混合对交通系统的影响过程进行了数值仿真,所得结果与实测值符合较好,表明新的模型和方法有效性好、可靠性高,为道路交通问题的解决提供了一条全新的途径.

关键词：道路交通问题、颗粒动力学、粒子法、流体物理模型

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资助基金：the National Natural Science Foundation of ChinaGrant .U1501253,11502132;the Research project of the Education Department of Shaanxi Province,China Grant No.14JK1132.国家自然科学基金U1501253,11502132;陕西省教育厅科研项目14JK1132资助的课题

在线出版日期：2018-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：199-212