Dual-criteria time stepping for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
实现粒子交互配置和时间积分是基于粒子方法的性能密集型要素。针对弱可压缩光滑粒子流体动力学（WCSPH）方法模拟不可压缩流动时的计算效率问题，提出了一种双准则时间推进方法。其关键思想是引入一个平流时间准则，这是基于流体速度场，用于重建粒子相互作用的配置。在此时间标准内，由声学时间标准确定的压力松弛的几个步骤，基于人工声速，可以进行而不更新的粒子相互作用配置和更大的时间步长相比，传统的对应。该方法通过CPU成本分析显示了优化的计算性能。良好的精度和性能得到了所提出的基准意味着有前途的潜力，所提出的方法不可压缩流和流固耦合模拟。
2019-05-29 physics.comp-ph
Modeling of shock wave passage through porous copper using moving window technique and kernel gradient correction in smoothed particle hydrodynamics method
本文提出结合移动窗口技术和核梯度修正的Godunov型SPH方法，用于模拟多孔铜中的稳态冲击波，计算了冲击Hugoniot曲线并分析了压实波与弹性前驱波结构。
2024-10-18 physics.comp-ph
Efficient smoothed particle radiation hydrodynamics I: Thermal radiative transfer
本文提出了光滑粒子流体动力学离散化中辐射转移的有效求解方法。影响效率的两个选择是如何耦合材料和辐射能量，这决定了收敛发射源所需的迭代次数，以及如何求解辐射扩散方程，这必须在每次迭代中完成。耦合的材料和辐射能量方程求解使用不精确的牛顿迭代方案的基础上非线性消除，这减少了牛顿迭代收敛所需的每个时间步长内的数量。在每次牛顿迭代过程中，使用Krylov迭代方法和多重网格预处理器求解辐射扩散方程，该预处理器在并行运行时抽象和优化了大部分通信。该代码验证了一个无限介质问题，一维Marshak波，和一个二维和三维制造的问题，并表现出一阶收敛时间和二阶收敛空间。对于这些问题，收敛不精确牛顿格式和扩散方程所需的迭代次数与空间点的数量和处理器的数量无关。
2020-11-17 physics.comp-ph
Review on Smoothed Particle Hydrodynamics: Methodology development and recent achievement
本文综述SPH方法在理论修正、Riemann求解、邻域搜索、拉格朗日格式、流固耦合及粒子生成等方面的最新进展，并以基准测试验证其性能。
2022-05-06 physics.comp-ph
Dual-support smoothed particle hydrodynamics for elastic mechanics
在标准的SPH方法中，当支持域变化时，两个粒子之间的相互作用可能不是成对的，这会导致精度降低。针对这一问题，本文提出了一种改进的SPH方法。首先，引入拉格朗日核以消除材料稳定域的虚假失真，并通过线性变换校正梯度，以满足线性完备性。然后，定义了支持度和对偶支持度的概念，以处理不同支持域的粒子之间的不平衡相互作用。在一维、二维和三维的几个基准问题上进行了测试，以验证改进的SPH模型的准确性，并通过比较突出其优于标准SPH方法。
2017-03-21 physics.comp-ph
Symmetries without symmetries in Smoothed Particle Hydrodynamics
我们介绍了一种技术来解决数值的相对论性欧拉方程的方案与球对称使用标准的光滑粒子流体动力学方法在直角坐标系。这种实现使我们能够提高模拟的分辨率，以获得准确的结果。我们测试我们的实现研究在一个固定的时空中的爆炸波配置的完美流体的演变。该技术可以很容易地推广到轴对称问题。
2011-05-07 gr-qc physics.comp-ph physics.flu-dyn
Special-relativistic Smoothed Particle Hydrodynamics: a benchmark suite
在本文中，我们测试的光滑粒子流体动力学（SPH），已从一个理想流体的拉格朗日推导出一个特殊的相对论制定。除了它的对称性的粒子指数，新的配方不同于早期的方法，在其人工粘度和使用特殊的相对论性的“梯度h项”。在本文中，我们基准的计划在一些苛刻的测试问题。对于这样的拉格朗日方案来说，也许并不太令人惊讶，它在纯平流测试中表现得接近完美。更重要的是，该方法产生准确的结果，即使在高度相对论冲击问题。
2010-05-10 astro-ph.IM physics.comp-ph
FleCSPH: The Next Generation FleCSIble Parallel Computational Infrastructure for Smoothed Particle Hydrodynamics
FleCSPH是一个基于编译时可配置框架FleCSI的平滑粒子流体动力学仿真工具。异步分布式树拓扑结构与快速多极方法相结合，使FleCSPH能够有效地计算流体力学和长距离粒子-粒子相互作用。FleCSPH提供了初始数据生成器、粒子松弛技术和标准演化驱动程序，这些驱动程序可以很容易地修改和扩展到用户特定的设置。数据输入/输出使用H5部分格式，与现代可视化软件兼容。
2020-07-06 astro-ph.IM cs.DC physics.comp-ph
Proper Orthogonal Decomposition-based Model-Order Reduction for Smoothed Particle Hydrodynamics Simulation
针对SPH模拟计算成本高的问题，提出利用POD子空间基的投影型POD-MOR方法，并在搅拌摩擦点焊耦合问题中验证其降误差、加速及参数预测能力。
2025-07-26 physics.comp-ph
Efficient and Scalable Algorithms for Smoothed Particle Hydrodynamics on Hybrid Shared/Distributed-Memory Architectures
本文介绍了一种新的快速和隐式并行的方法来寻找邻居的多分辨率光滑粒子流体动力学（SPH）模拟。这种新方法是基于分层细胞分解和排序的相互作用，在一个基于任务的配方。它被证明是比传统的基于树的代码更快，并扩展比域分解为基础的方法在混合共享/分布式存储器并行架构，例如集群的多核，实现了$40\times$加速的小工具-2模拟代码。
2014-04-08 astro-ph.IM cs.DC physics.comp-ph
Bonsai-SPH: A GPU accelerated astrophysical Smoothed Particle Hydrodynamics code
我们提出的光滑粒子流体动力学模拟代码，Bonsai-SPH，这是我们以前开发的重力只分层$N$体代码（称为盆景）的延续。该代码针对图形处理单元（GPU）加速器进行了优化，使研究人员能够利用这些强大的计算资源。Bonsa-SPH产生的模拟结果与最先进的，基于CPU的，代码，但使用一个数量级更少的计算时间。该代码可以在网上免费获得，详细信息在本工作中描述。
2020-02-14 astro-ph.IM cs.DC physics.comp-ph
Simulations of intermittent two-phase flows in pipes using smoothed particle hydrodynamics
段塞流是一种典型的间歇性两相流模式，其可发生在将井连接到生产设施的海底管道中，并且已知会引起不期望的后果。在这种情况下，计算流体动力学似乎是工具的选择，以了解他们的形成。然而，在文献中，很少有直接的数值模拟段塞流，特别是使用无网格方法，已知能够处理复杂的问题，涉及接口。在这项工作中，使用现有的多相光滑粒子流体动力学制剂与入口和出口边界条件的不稳定过程，导致管道中的间歇性流动的形成进行了二维研究。本文的目的是证明光滑粒子流体动力学的适用性，以一组给定的接近工业的情况下。首先，我们检查我们的实现，以重现Taitel和Duckler的流图预测的流态的能力。然后，我们专注于从一个流模式到另一个的过渡过程。最后，我们提出了更现实的情况下，高密度和粘度比的结果。
2018-09-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A solution to the overdamping problem when simulating dust-gas mixtures with smoothed particle hydrodynamics
我们提出了一个修复Laibe & Price（2012）发现的过阻尼问题时，使用两组不同的粒子使用平滑粒子流体动力学模拟强耦合的粉尘-气体混合物。我们的解决方案是通过重建速度场来计算阻力时，计算气体和尘埃粒子对之间的重心处的阻力，类似于Godunov型求解器中的程序。这解决了过阻尼问题，计算成本可以忽略不计，但需要额外的内存来存储速度导数。我们采用斜率限制器，以避免虚假振荡的冲击，发现范里尔单调中心限制器最有效。
2020-05-13 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.comp-ph
Smoothed particle hydrodynamics with adaptive spatial resolution (SPH-ASR) for free surface flows
发展了一种基于空间分辨率自适应光滑粒子流体动力学（SPH-ASR）的自由表面流动数值模拟方法。该方法在保证数值精度的前提下，减少了计算量.在该方法中，通过数值粒子分裂和合并，空间分辨率根据到自由表面的距离自适应地变化。当粒子靠近自由表面时，它们被分裂以细化，而当它们远离自由表面时，它们被合并以粗化。一种搜索算法，用于识别在自由表面的颗粒。采用变平滑长度的粒子移动技术改善粒子分布。通过模拟不同的自由表面流动，验证了SPH-ASR方法的有效性，并将计算结果与均匀空间分辨率（USR）SPH方法和实验数据进行了比较。
2020-08-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hyperbolic Conduction: A Fast, Physical Conduction Model Implemented in Smoothed Particle Hydrodynamics
首次在SPH中实现双曲热传导模型，通过引入弛豫时间限制热传播速度，允许更大显式时间步长，并提出保持稳定的新耗散方案，在多测试中验证其比抛物传导快数个数量级。
2023-10-23 astro-ph.IM physics.comp-ph
A Consistent Spatially Adaptive Smoothed Particle Hydrodynamics Method for Fluid-Structure Interactions
提出了一种新的流固耦合问题的自适应光滑粒子流体动力学方法。该方法结合了其他SPH方法不能同时满足的几个属性。具体地说，它是二阶收敛的;它允许在空间上适应于任意几何形状的移动（平移和旋转）边界的分辨率;并且，它加速了FSI解决方案，因为自适应方法导致更少的自由度而不牺牲精度。在该方法中的关键成分是一个一致的离散微分算子，一个\textit{posteriori}误差估计/基于距离的自适应标准，和粒子移位技术。应用该方法模拟了六种不同的流动或流固耦合问题。新方法的收敛性，准确性和效率属性进行评估，通过比较它产生的结果与分析，有限元和一致的SPH均匀高分辨率的解决方案，以及实验数据。
2018-03-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Smoothed Particle Hydrodynamics: Things I wish my mother taught me
我讨论了光滑粒子流体动力学（SPH）作为一种数值方法的主要特点-特别是SPH和更标准的基于网格的方法之间的关键差异-这对从业者很重要。这些包括对流的精确处理，没有内在耗散，精确的守恒和更微妙的性质，产生于其哈密顿公式，如粒子的最低能量状态的存在。每一个这些的影响进行了讨论，显示它们如何可以是优点和缺点。
2011-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Numerical solution of the non-linear Schrodinger equation using smoothed-particle hydrodynamics
我们制定了一个光滑粒子流体动力学数值方法，传统上用于欧拉方程的流体动力学在天体物理模拟的背景下，解决非线性薛定谔方程的马德隆制定。波函数的概率密度被离散为运动粒子，其性质通过核函数平滑。传统的流体压力被取代的量子压力张量，一个新的，强大的离散found. We展示了我们的数值方法上的各种数值测试问题，涉及简谐振子，玻色-爱因斯坦凝聚体，坍缩奇点，和暗物质晕由Gross-Pitaevskii-Poisson方程。我们的方法是保守的，适用于无界域，并自动适应其分辨率，使其非常适合研究问题的崩溃解决方案。
2016-11-08 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.comp-ph
Further investigation of the spurious interface fragmentation in multiphase Smoothed Particle Hydrodynamics
本文介绍了在多相SPH假界面碎裂问题的进一步调查的结果。为了消除产生的不稳定性，许多作者介绍了人工界面校正程序。在本文中，我们表明，界面不稳定性是物理的，界面校正程序的引入可能会导致非物理的解决方案。我们还解释了参数$\varepsilon$和$h$之间令人困惑的关系。分析的基础上进行的稳定性分析和数值计算，使用SPH和流体体积（VOF）的方法。
2016-02-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Pattern recognition issues on anisotropic smoothed particle hydrodynamics
Univ Estadual Paulista (UNESP/IGCE)（圣保罗州立大学（UNESP/IGCE））
本文从模式识别和人工智能的光学原理出发，对光滑粒子流体动力学（SPH）的计算要求进行了初步的理论探讨。本文指出，当包括各向异性检测以提高对激波层的分辨率时，SPH是无监督机器学习的一个非常特殊的情况。另一方面，SPH的自由粒子性质为人工智能提供了一个机会，可以将粒子作为合作框架中的代理人进行研究，其中流体模拟的时间结果形成了一个大型知识库，这在计算天体物理学现象学问题中可能非常有吸引力，如自传播恒星形成。
2013-08-06 cs.AI cs.CG physics.comp-ph
Quantum Algorithm for Smoothed Particle Hydrodynamics
提出一种基于量子寄存器和内积运算的SPH量子算法，实现核求和与导数计算，误差随量子比特数指数收敛，并扩展至一维对流扩散方程，为复杂工程模拟奠定基础。
2025-09-25 physics.comp-ph quant-ph
Smoothed-Particle Hydrodynamics Models: Implementation Features on GPUs
采用GPU-Direct技术，研究了自引力气体动力学模型在多个GPU上的并行实现特点。详细介绍了基于OpenMP-CUDA混合并行编程模型求解自引力气体动力学问题的并行算法。气动力用改进的SPH方法（光滑粒子流体动力学）计算，N体问题引力相互作用用直接方法（粒子-粒子算法）计算。SPH方法性能的关键因素是创建参与气体动力计算的粒子的邻居列表。我们的实现是基于分层网格排序方法使用级联算法的并行计算部分和CUDA块。在银河系气晕碰撞模型的框架下，采用SPH方法研究了该算法在Nvidia Tesla系列（K20，K40，K80）不同GPU上的并行效率。
2018-07-21 astro-ph.GA physics.comp-ph
Robust Solid Boundary Treatment for Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics
针对可压缩SPH边界处理方法缺失的问题，提出鲁棒且广泛适用的边界处理方法及防粒子穿透技术，经多种测试验证优于现有方法，推动SPH成为可压缩流动模拟的可行替代方案。
2024-08-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A diffuse-interface model for smoothed particle hydrodynamics
扩散界面理论为在非常广泛的材料中进行微观结构演化的建模和模拟以及在更大尺度上跟踪/捕获不同材料之间的动态界面提供了基础。光滑粒子流体动力学（SPH）也被广泛用于模拟流体和固体受到大变形，并具有复杂的动态边界和/或界面，但没有明确的界面跟踪/捕获是必需的，即使当拓扑变化，如破碎和合并发生，因为它的拉格朗日粒子的性质。在这里，我们开发了一个SPH模型的单组分两相流体的扩散界面理论的基础上。在该模型中，界面有一个有限的厚度和表面张力，取决于系数，k，梯度贡献的亥姆霍兹自由能功能和密度相关的均匀自由能。在该模型中，不需要定位表面（或界面）或计算界面处和界面附近的曲率。一维和二维SPH模拟被用来验证模型。
2018-08-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A three-dimensional numerical scheme for modeling three-phase contact line pinning using Smoothed Particle Hydrodynamics
提出一种基于SPH的无网格流求解器中三相接触线钉扎模型，通过连续表面力格式实现任意钉扎曲线，并在固定与动态基板实验中验证了其鲁棒性与准确性。
2025-09-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Analysis of the incompressibility constraint in the Smoothed Particle Hydrodynamics method
光滑粒子流体动力学是一种基于粒子的、完全拉格朗日的流体流动模拟方法。在这项工作中，该方法的基本概念首先简要回顾。然后，我们提出了一个彻底的比较三种不同的不可压缩性处理SPH：弱可压缩的方法，其中使用一个适当选择的状态方程;和两个真正的不可压缩的方法，其中的速度场投影到一个无发散空间进行。一个值得注意的方面的研究是，在每一个不可压缩性处理，相同的边界条件被使用（并进一步发展），这使得直接比较。与实施相关的问题也进行了讨论，并提出和验证了计算参数的最佳选择。数值结果表明，目前最先进的真正不可压缩的方法（基于速度校正）遭受的密度累积误差。为了解决这个问题，一个算法，基于粒子的速度和位置的校正，提出。本文的最后一部分对这种密度校正的有效性进行了检验和论证。
2011-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Techniques for second order convergent weakly-compressible smoothed particle hydrodynamics schemes without boundaries
尽管弱可压缩光滑粒子流体动力学（SPH）在不可压缩流体流动的模拟中取得了许多进展，但即使对于简单的周期性区域，获得二阶收敛仍然具有挑战性。在本文中，我们进行了系统的数值研究的收敛性和精度的核基近似，离散算子，弱可压缩SPH（WCSPH）计划。我们探讨的错误和问题的起源，防止二阶收敛，尽管有一个周期性的域。基于研究，我们提出了几个新的变化的基本WCSPH计划，都是二阶精度。此外，我们还研究了WCSPH格式的线性和角动量守恒性质。我们的研究结果表明，一个可以构建准确的WCSPH计划，通过明智的选择内核，平滑长度，离散化运营商的离散化的控制方程，表现出二阶收敛。
2022-05-08 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Analysis of the particle relaxation method for generating uniform particle distributions in smoothed particle hydrodynamics
本文将 SPH 粒子松弛建模为体积分数积分差优化问题，证明其等价于梯度下降并扩展至有界区域，揭示特征体积与核截断半径的关系。
2024-03-01 cs.NA math.NA physics.comp-ph
PySPH: a Python-based framework for smoothed particle hydrodynamics
PySPH是一个基于Python的开源框架，用于粒子方法，特别是平滑粒子流体动力学（SPH）。PySPH允许用户使用纯Python定义完整的SPH模拟。高性能代码由这些高级Python代码生成，并在多核或GPU上无缝执行。它还支持使用MPI的分布式执行。PySPH支持各种SPH方案和公式。这些问题包括不可压缩和可压缩流体流动、弹性动力学、刚体动力学、浅水方程和其他问题。PySPH支持各种边界条件，包括镜像、周期性、实体壁和入口/出口边界条件。编写软件包是为了便于重复使用和再现。本文讨论了PySPH的总体设计，并演示了它的许多特性。几个示例结果显示，以证明PySPH提供的功能范围。
2020-12-28 cs.MS physics.comp-ph
Adaptive resolution for multiphase smoothed particle hydrodynamics
光滑粒子流体动力学（SPH）方法近年来被越来越多地用于研究流体问题，但如果需要高分辨率，其计算成本可能很高。本文提出了一种基于SPH的多相流模拟自适应分辨率方法。数值SPH粒子根据需要被细化或粗化，这取决于到界面的距离。在开发标准时，为每个粒子定义参考粒子间距，并且它随界面的位置动态变化。可变平滑长度与自适应分辨率一起使用。进一步提出了一种改进的变光滑长度计算算法，以减小数值误差。提出的自适应分辨率方法进行了验证的五个例子，涉及液滴的干或湿表面上的冲击，水进入的圆柱和溃坝流，与环境气体的考虑。在模拟中使用不同的分辨率水平。数值验证表明，本文提出的自适应分辨率方法能够以较低的计算代价准确地捕捉气液界面的动力学行为。本自适应方法可以结合到其他基于SPH的方法进行有效的流体动力学模拟。
2019-01-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Smoothed Particle Hydrodynamics simulations of integral multi-mode and fractional viscoelastic models
本研究基于拉格朗日 SPH 方法开发了一种积分粘弹性求解方法，可轻松追踪粒子历史并避免复杂任务，依次实现了对 Maxwell、Oldroyd-B、多模式 Maxwell 及分数阶本构模型的求解与 SAOS 验证。
2023-11-22 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Performance Optimisation of Smoothed Particle Hydrodynamics Algorithms for Multi/Many-Core Architectures
我们描述了一个战略的代码现代化的小工具，广泛使用的社区代码计算天体物理学。这项工作的重点是节点级性能优化，针对当前的多/众核英特尔架构。我们确定和隔离的样本代码内核，这是一个典型的光滑粒子流体动力学（SPH）算法的代表。代码修改包括线程并行优化，将数据布局更改为阵列结构（SoA），自动矢量化和粒子分选算法改进。我们在英特尔至强R（Ivy Bridge上的$2.6 \times$）和至强融核TM（Knights Corner上的$13.7 \times$）系统上都获得了更短的执行时间和更高的线程可扩展性。对优化代码的前几次测试使$19.1 \times$在第二代Xeon Phi（Knights Landing）上的执行速度更快，从而证明了所设计的优化解决方案对即将推出的架构的可移植性。
2017-05-10 astro-ph.IM cs.DC physics.comp-ph
A variable speed of sound formulation for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
本研究提出一种带时变声速的弱可压缩光滑粒子流体动力学新方法UCSPH，每步基于流场计算人工声速，经三类测试验证其精度与传统WCSPH相当且计算性能显著提升。
2023-10-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
How to train your solver: Verification of boundary conditions for smoothed particle hydrodynamics
弱可压缩光滑粒子流体动力学（WCSPH）方法已被用来模拟各种涉及流体和固体的物理现象。已经提出了各种方法来实现固体壁、入口/出口和其他边界条件。然而，这些方法的误差估计和形式的收敛速度没有被仔细讨论或检查。在本文中，我们使用制造解决方案（MMS）的方法来验证各种常用的各种固体，入口和出口边界实现的收敛特性。为了进行这项研究，我们提出了不同领域的各种制造解决方案。在这些方法的收敛性的基础上，我们系统地提出了一个收敛的WCSPH格式以及合适的边界条件的实现方法。我们还证明了所提出的计划的准确性，用它来解决绕圆柱的流动。随着其他最近的发展，在使用自适应分辨率，这铺平了道路，准确和有效的模拟不可压缩或弱可压缩流体流动的SPH方法。
2022-11-01 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Smoothed Particle Hydrodynamics
我提出了一个光滑粒子流体动力学（SPH）的审查，目的是提供一个数学上严格的，明确的推导算法的第一原则。考虑了用光滑核将连续场离散成粒子的方法，以及与这种方法相关的误差。一个完全保守的形式SPH，然后来自拉格朗日，演示了明确的质量，线动量和角动量和能量/熵的守恒。然后，该方法扩展到自洽包括空间变化的平滑长度，（自我）重力和各种形式的人工粘性，所需的正确处理的冲击。最后讨论了两种常用的时间积分方法，龙格-库塔-Fehlberg积分器和蛙跳积分器，以及时间步进准则的概述。
2010-10-02 astro-ph.IM math-ph math.MP
Smoothed Particle Hydrodynamics modeling of granular column collapse
光滑粒子流体动力学（SPH）是一种基于粒子的、用于流体流动模拟的拉格朗日法。在这项工作中，这种方法的基本概念首先简要回顾。然后，准确地模拟粒状材料的能力，采用引入粘塑性本构流变模型进行了研究。为了这个目的，套数值计算（2D和3D）的基本问题的崩溃的初始垂直圆柱体的粒状材料进行。给出了不同长径比和不同内摩擦角圆柱的模拟结果。数值结果进行评估，不仅与参考实验数据，但也与其他数值方法，即离散元法和有限元法。为了提高该方法的数值效率，给出了图形处理单元的实现方法，并对相关问题进行了讨论。据信，这项研究对应于一个新的应用SPH方法模拟粒状介质和结果揭示了这种方法的兴趣，捕捉精细的细节，如波浪-海底相互作用的复杂问题的过程。
2016-02-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Comparative Analysis of Granular Material Flow: Discrete Element Method and Smoothed Particle Hydrodynamics Approaches
本文比较了离散元法与光滑粒子流体动力学在颗粒材料模拟中的表现，发现SPH计算高效但难以捕捉复杂流动，而DEM更通用但需昂贵标定，为方法选择提供指导。
2025-02-28 cond-mat.soft physics.comp-ph
Special Relativistic Smoothed Particle Hydrodynamics Based on Riemann Solver
本文提出融合 Riemann 求解器、非等量重子数与可变光滑长度的 SRGSPH 方法，以高精度、守恒且稳健地模拟狭义相对论强激波与流体不稳定性。
2025-10-21 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Improving convergence in smoothed particle hydrodynamics simulations without pairing instability
光滑粒子流体动力学（SPH）的数值收敛会受到粒子无序引起的随机力误差的严重限制，特别是在天体物理中普遍存在的剪切流中。当切换到固定分辨率的更扩展的平滑内核时（使用SPH分辨率尺度的适当定义），邻居的数量NH的增加不足以对抗这些错误。因此，为了更好的收敛而交易分辨率是必要的，但是对于传统的平滑内核，这种选择受到配对（或聚集）不稳定性的限制。因此，我们调查的适宜性的Wendland函数平滑内核，并比较它们与传统的B样条。在三维和测试模拟的线性稳定性分析表明，文德兰内核避免配对不稳定的所有NH，尽管有消失的衍生物在原点（反驳传统的想法，这种不稳定的起源;相反，我们发现的关系与内核傅立叶变换，并给出解释的SPH密度估计）。Wendland核在计算上比高阶B样条更方便，允许较大的NH，因此具有更好的数值收敛性（注意计算成本随NH呈次线性上升）。我们的分析还表明，在低的NH ~= 60的四次样条核得到更好的收敛比标准的三次样条。
2012-06-01 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.flu-dyn
Monodisperse gas-solid mixtures with intense interphase interaction in two-fluid Smoothed Particle Hydrodynamics
气固混合物的模拟在许多科学和工业应用中使用。双流体光滑粒子流体动力学（TFSPH）是一种模拟气体和固体的方法，其中不同的粒子通过阻力相互作用。发展了几种计算TFSPH气固颗粒间曳力的方法。当速度弛豫时间$t_{\rm stop}$远小于问题的动力学时间时，具有强烈相间相互作用的气尘混合物的模拟在计算上具有挑战性。在显式格式中，时间步长$τ$必须小于$t_{\rm stop}$，这导致了高的计算成本。此外，众所周知，对于刚性问题，基于网格的方法和粒子方法都可能需要负担不起的详细分辨率来捕获解的渐近bahaiviour。为了解决这个问题，我们发展了快速和强大的方法来计算刚性和温和的阻力在气固混合物的粒子在细胞的想法的基础上。在本文中，我们比较了新的和以前开发的测试问题的方法的结果
2019-08-06 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Improving smoothed particle hydrodynamics with an integral approach to calculating gradients
在本文中，我们开发和测试一个完全保守的SPH计划的基础上，张量制定，可应用于模拟天体物理系统。在所提出的计划中，衍生物计算的积分表达式，导致张量（而不是矢量）的梯度估计，并减少到标准的制定在连续极限。新的配方改善了物理量的插值，导致一组保守的方程，类似于那些标准的SPH。所得到的方案进行了验证，使用各种众所周知的测试，所有这些都在二维模拟。我们还讨论了应用所提出的张量方法，天体物理模拟的稳定性的太阳一样，在三维计算。
2011-12-05 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.comp-ph
Segment-Based Wall Treatment Model for Heat Transfer Rate in Smoothed Particle Hydrodynamics
本研究提出一种基于线段的壁面边界处理SPH模型，通过应用于能量守恒方程解决复杂边界建模与计算成本问题，实现准确的壁面传热计算，并经实验及数值方法验证有效。
2023-11-25 cs.NA math.NA physics.comp-ph
