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
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
Divergence cleaning for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
本文提出一种用于弱可压缩SPH的双曲/抛物型速度散度清理公式，通过标量场耦合动量方程耗散声波，在DualSPHysics中实现并验证，有效将速度散度降低至少一个数量级并消除声压振荡，且不降低空间收敛率。
2024-10-08 physics.comp-ph physics.flu-dyn
SPHinXsys: an open-source multi-physics and multi-resolution library based on smoothed particle hydrodynamics
在本文中，我们提出了一个开源的多分辨率和多物理库：SPHinXsys（发音：s 'finksis），这是一个首字母缩略词\underline{S} mothed \underline{P}文章\underline{H}流体动力学（SPH）的\underline{in} duplicate复杂\underline{X} \underline{sys}项目。作为一个开源库，SPHinXsys是根据Apache许可证（2.0）条款开发和发布的。与源代码一起，还分发了完整的文档，以使编译和执行变得容易。SPHinXsys旨在在多分辨率统一SPH框架中对耦合多物理场工业动态系统进行建模，包括流体，固体，多体动力学等。作为一个SPH求解器，SPHinXsys有很多优点，即（1）通用设计提供了一个C++ API，在构建特定领域的应用程序时表现出非常好的灵活性，（2）许多工业或科学应用程序可以耦合在同一个框架内，（3）开源理念，社区用户可以合作和改进库。SPHinXsys目前（v0.2.0）包括流体动力学、固体动力学、热扩散和质量扩散、反应扩散、机电和流体-结构相互作用（FSI）等领域的验证和应用。
2020-10-23 physics.comp-ph
Variational Time Integration Approach for Smoothed Particle Hydrodynamics Simulation of Fluids
变分时间积分器是在离散力学系统的背景下推导出来的。在这一领域中，机械系统运动的控制方程的建立遵循两个步骤：（a）假设一个离散的行动;（b）计算的离散行动的平稳值。前者是制定考虑拉格朗日（或哈密顿）系统的离散行动正在通过数值逼近的行动积分。后者推导出离散的欧拉-拉格朗日方程，其解给出变分时间积分器。在本文中，我们建立变分时间积分光滑粒子流体动力学（SPH）的背景下。所以，我们从流体的SPH的变分公式开始。然后，我们应用广义中点规则，这取决于一个参数$α$，以产生离散的行动。然后，步骤（b）产生变分时间积分方案，如果是$α\in\{0,1\}$，则该变分时间积分方案简化为已知的显式方案，否则它是隐式的。因此，我们设计了一个不动点迭代方法来逼近解，并证明了其收敛条件。此外，我们证明了所得到的离散Euler-Lagrange方程保持线性动量。在实验结果中，我们考虑了人工粘性以及边界相互作用的影响，并模拟了溃坝设置。我们比较了显式和隐式SPH解，并分析了溃坝模拟的动量守恒。
2018-05-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dual-support smoothed particle hydrodynamics in solid: variational principle and implicit formulation
本文在变分原理下推导固体DS-SPH，提出沙漏能量泛函，获得切线刚度矩阵，实现隐式SPH，并通过数值算例验证。
2023-09-06 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
A new smoothed particle hydrodynamics method based on high-order moving-least-square targeted essentially non-oscillatory scheme for compressible flows
本研究提出MLS-TENO-SPH混合高阶框架，通过分区策略结合MLS近似与改进TENO格式，兼顾光滑区域高阶精度与间断捕捉能力，在可压缩流动模拟中表现更优。
2023-06-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
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
Smoothed Particle Magnetohydrodynamics: A State of the Union
在SPH中获得稳定的磁流体动力学（MHD）形式-即平滑粒子磁流体动力学（SPMHD）-已被证明非常困难。实现磁流体动力学需要两个步骤：动量方程和感应方程的修改，这两个都是挑战。我们首先提供了一个概述如何实现SPMHD，然后讨论如何实现失败和各种纠正方法的限制-特别是参考粒子无序的影响。虽然有许多问题，其中，仔细选择的纠正措施，可以得到良好的结果，然后我们表明，在最先进的状态的非常有限的，在SPH中进行稳定的MHD计算的能力是削减的数值问题。
2016-06-22 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.flu-dyn
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
Stable anisotropic heat conduction in smoothed particle hydrodynamics
我们研究如何在光滑粒子流体力学中以稳定的方式模拟各向异性热传导。我们表明，稳定性的要求是熵必须增加。由此，我们推断，涉及直接二阶导数SPH的方法是不稳定的，发现由以前的作者。我们表明，唯一稳定的方法是使用两个一阶导数交替差分和对称SPH导数算子，与警告，一个可能需要应用平滑或使用人工电导率项，如果初始温度跳跃是不连续的。此外，我们发现，与两个一阶导数的稳定的时间步长可以是3- 8倍，甚至各向同性扩散。
2018-12-17 physics.comp-ph
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
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
Towards a Mini-App for Smoothed Particle Hydrodynamics at Exascale
光滑粒子流体动力学（SPH）技术是一种纯拉格朗日方法，用于天体物理学和计算流体动力学等领域的流体数值模拟。SPH模拟与详细的物理代表计算要求高的计算。SPH代码的并行化是不平凡的，由于缺乏一个结构化的网格。此外，SPH码的性能通常会受到若干因素的不利影响，例如多个时间步进、长距离相互作用和/或边界条件。这项工作提出了深入了解目前的性能和功能的三个SPH代码：SPHYNX，ChaNGa，和SPH-flow。这些代码是跨学科协同设计项目SPH-EXA的起点，该项目旨在开发Exascale就绪的SPH迷你应用程序。为了获得这些见解，我们对三种SPH代码实施了旋转方形补丁测试，并在两个现代HPC系统上进行了分析。此外，为了强调与来自天体物理学社区（SPHYNX和ChaNGa）的代码的差异，还进行了一个额外的测试用例，Evrard崩溃。这项工作推断了三个代码中的公共基本SPH特性，目的是将它们整合到一个纯SPH，Exascale就绪，优化的迷你应用程序中。此外，其结果作为对父代码的直接反馈，以提高其性能和整体可扩展性。
2018-09-21 cs.CE cs.DC physics.comp-ph
CRKSPH - A Conservative Reproducing Kernel Smoothed Particle Hydrodynamics Scheme
提出一种守恒再生核SPH（CRKSPH）格式，通过重新表述流体方程实现质量、动量和能量严格守恒，并利用高精度梯度限制人工粘性，优于传统SPH及两种现代SPH方法。
2016-12-28 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
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
Multiphase flows simulation with the Smoothed Particle Hydrodynamics method
这项工作提出了一个新的多相SPH模型，包括移位算法和可变平滑长度的形式主义，以模拟多相流的准确性和适当的相间管理。该实现在DualSPHysics代码中进行，并针对不同的规范实验进行了验证，例如单相和多相Poiffille和Couette测试用例。该方法是准确的，即使对于两相模拟的多相情况。移位算法和可变平滑长度的形式主义已被应用在多相SPH模型，以改善在界面处的数值结果，即使它是高度变形和非线性效应变得重要。在验证测试中获得的精度和良好的界面定义的不稳定的情况下，表明一个重要的改善单相和多相模型的数值结果相比，移位算法和可变平滑长度形式主义不适用。
2021-08-02 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
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
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
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
Reproduction of vortex lattices in the simulations of rotating liquid helium-4 by numerically solving the two-fluid model using smoothed-particle hydrodynamics incorporating vortex dynamics
我们最近的研究表明，液氦-4在圆柱体中旋转的代表性现象可以通过使用光滑粒子流体动力学（SPH）在重新制定粘度以保持旋转角动量后求解双流体模型来模拟。具体来说，出现多个平行的旋涡和他们的刚体旋转观察到在我们以前的SPH模拟。报告的计划是基于一个经典的近似，假设两个组件和它们的相互作用的流体力，作为一个粗粒度的模型，现有的近似耦合的微观模型和纳维-斯托克斯方程的期望。在前人研究的基础上，本文提出了一种改进的SPH格式，该格式将涡动力学显式地结合到SPH中来再现涡格，这在以前的研究中是不可能的。因此，我们的改进方案被观察到再现涡格通过引入马格纳斯力和涡之间的相互作用力到重新制定的两流体模型。还观察到了旋涡的旋转和刚体的转动。对模型参数进行优化后，涡的数目与费曼规则有一定的一致性。值得注意的是，从科学的角度来看，这种涡旋晶格是由经典力学近似再现的。我们希望我们的模型能帮助研究低温物理的物理学家找到一种新的方法来处理这种奇怪的现象，这种现象已经吸引了80多年的关注。
2021-07-29 cond-mat.other physics.comp-ph physics.flu-dyn
Special Relativistic Smoothed Particle Hydrodynamics Based on Riemann Solver
Nagoya University（名古屋大学）
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
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
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
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
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
Proper Orthogonal Decomposition-based Model-Order Reduction for Smoothed Particle Hydrodynamics Simulation -- Mass-Spring-Damper System
针对拉格朗日框架下POD-MOR研究不足的问题，提出面向质量-弹簧-阻尼系统的SPH模拟POD-MOR方法，验证了其降阶效果与无损加速的可行性，为非线性拉格朗日系统的相关算法设计提供参考。
2025-08-01 physics.comp-ph
REMIX SPH -- improving mixing in smoothed particle hydrodynamics simulations using a generalised, material-independent approach
REMIX SPH方案通过直接减少核平滑与离散化误差，提出一种广义、材料无关的SPH改进方法，在保持尖锐密度不连续性和守恒性的同时显著提升混合与不稳定性增长模拟效果，并已高效集成于SWIFT代码中。
2025-04-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Graph-Based Learning of Free Surface Dynamics in Generalized Newtonian Fluids using Smoothed Particle Hydrodynamics
Kyung Hee University（庆熙大学）；Hongik University（弘益大学）；Sunchon National University（顺天大学）
本文提出基于GNN的数值模型，利用SPH模拟数据学习非牛顿幂律流体粒子加速度，在溃坝和液滴撞击基准中显著提速且保持精度。
2025-09-29 cs.LG physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the kernel and particle consistency in smoothed particle hydrodynamics
Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco（墨西哥自治大学阿兹卡波察尔科分校）；Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas（委内瑞拉科学研究所）；Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares（国家核研究所）；Centro de Investigación y de Estudios Avanzados（高级研究和教育中心）
本文探讨了平滑粒子流体动力学中核与粒子一致性问题，发现SPH具有极限的二阶收敛性，且标准SPH在粒子无序时保持C^0一致性。
2016-05-14 astro-ph.CO astro-ph.GA cs.NA
Dual-Time Smoothed Particle Hydrodynamics for Incompressible Fluid Simulation
在本文中，我们提出了一个双时间步长的光滑粒子流体动力学（SPH）方法。双时间步进已被用于其他数值方法的背景下，用于模拟不可压缩流体流动。在这里，我们提供了一个方案，结合熵阻尼人工压缩性（EDAC）随着双时间步进。该方法是准确的，强大的，并表现出高达7倍的性能比标准的弱可压缩制剂。我们展示了几个基准显示该计划的适用性。此外，我们还提供了一个完全开源的实现和可复制的手稿。
2021-06-24 physics.comp-ph
Particle approximation of the two-fluid model for superfluid $^4$He using smoothed particle hydrodynamics
本文采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对液态$^4$ He的双流体模型进行了有限粒子近似。近年来，一些研究将描述超流分量中的量子化涡旋的涡丝模型（VFM）与描述正常流体运动的纳维-斯托克斯方程结合起来。这些研究使我们假设，耦合两个组件的双流体模型，而不是使用VFM来描述超流组件，使我们能够近似系统。在这项研究中，我们制定了一个新的SPH模型，同时解决两个运动方程的双流体模型。然后，我们进行了数值模拟的旋转液体$^4$他使用我们的SPH。结果表明，采用SPH方法求解双流体模型，可以再现平行于圆轴的多个独立涡的出现和所谓的刚体旋转这两种主要现象。这一发现很有趣，因为以前假设在不考虑量子力学的情况下解决类似问题时只会出现单个漩涡。我们进一步的分析发现，多个独立的漩涡的出现可以通过重新制定的两流体模型的粘性项，以保持其轴周围的粒子的角动量来实现。因此，我们的模型成功地再现了在量子情况下观察到的现象，即使我们解决了液态$^4$ He的唯象控制方程。
2021-02-14 cond-mat.other physics.comp-ph
Theoretical framework bridging classical and quantum mechanics for the dynamics of cryogenic liquid helium-4 using smoothed-particle hydrodynamics
我们最近的研究表明，基于光滑粒子流体动力学（SPH）的超流氦-4双流体模型的完全经典力学近似等价于在特定条件下求解多体量子力学方程。本研究进一步验证了这种等价性的存在。首先，我们推导了双流体模型中超流分量运动方程的SPH形式，即，由Gibbs-Duhem方程得到的化学电势梯度驱动的运动方程。然后我们基于Gross-Pitaevskii理论推导了凝聚体运动方程的SPH形式，即，由相互作用玻色子的薛定谔方程得到的化学电势梯度驱动的运动方程。在此之后，我们比较了两个离散方程。因此，我们发现，保持每个流体粒子的内能为零的条件确保了量子压力可以忽略时方程的等价性。此外，即使当量子压力不可忽略时，如果量子压力梯度力等于相互摩擦力，它们的等价性也成立。零内能表示热力学基态，其包括基本激发态。因此，当流体颗粒的速度不超过朗道临界速度时，该条件可以充分满足，这对于在实验室系统中具有几个cms-1的特征速度的模拟来说不是严格的条件。基于上述，我们对旋转的液氦-4进行了模拟，并成功地生成了具有量子化环流的涡旋晶格，称为量子晶格。
2022-10-14 cond-mat.other 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
A new insight into the consistency of smoothed particle hydrodynamics
本文解决了光滑粒子流体动力学（SPH）的一致性问题。一种新的误差分析是在$n$维空间中使用泊松求和公式，它使核和粒子近似误差的治疗相结合的方式。新的一致性积分关系推导出粒子近似对应的余弦傅立叶变换的经典已知的核近似的一致性条件。SPH插值参数，即平滑长度$h$和内核支持${\cal{N}}$内的粒子数上的误差界的函数依赖性被明确地证明，从中可以看出自然遵循的一致性条件。作为${\cal{N}}\to\infty$，粒子近似独立于$h$收敛到核近似，只要粒子质量与$h$成比例，作为$m\propto h^β$，与$β>n$成比例。这意味着作为$h\to 0$，联合极限$m\to 0$、${\cal{N}}\to\infty$和$N\to\infty$对于完全收敛到连续统是必要的，其中$N$是粒子的总数。分析还揭示了形式为$(\ln {\cal{N}})^{n}/{\cal{N}}$的主导误差项的存在，当${\cal{N}}\gg 1$时，该误差项渐进地倾向于$1/{\cal{N}}$，因为长期以来人们一直基于SPH和准蒙特卡罗估计之间的相似性进行推测。
2019-04-08 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.comp-ph
Towards accelerating Smoothed Particle Hydrodynamics simulations for free-surface flows on multi-GPU clusters
从单GPU版本的光滑粒子流体动力学（SPH）程序DualSPHysics出发，开发了一个多GPU的自由表面流动SPH程序。该方法是基于空间分解技术，从而在研究中的物理系统的不同部分（子域）被分配给不同的GPU。通过使用消息传递接口（MPI）应用程序编程接口（API）例程实现设备之间的通信。详细描述了使用排序算法基数排序进行GPU间粒子迁移和子域晕圈构建（其使得不同子域的SPH粒子之间能够相互作用）。通过所产生的方案，一方面，可以执行也可以在单个GPU上执行的模拟，但现在它们可以比单独在这些设备中的一个上执行得更快。另一方面，在目前的架构上，可以使用多达3200万个粒子进行加速模拟，这超出了单个GPU由于内存限制所带来的限制。弱和强的标度行为，加速比和效率的研究所产生的programis包括调查，以阐明计算瓶颈。最后，我们的计划在未来版本的计算效率上的开销的影响减少的可能性进行了讨论。
2012-10-03 astro-ph.IM cond-mat.other physics.comp-ph
Covariance-based smoothed particle hydrodynamics. A machine-learning application to simulating disc fragmentation
Sao Paulo State University (UNESP)（圣保罗州立大学）
提出了一种基于PCA的SPH方法的机器学习版本。在本方案中，计算平滑张量，使其特征值与协方差的主成分成比例，使用修改后的八叉树数据结构，这允许快速估计各向异性自调节kNN。每个SPH粒子是这样的最优kNN聚类的中心，即，其协方差张量允许根据Mahalanobis度量找到kNN聚类本身的那个。这样的机器学习构成了一个固定点问题。确定性（自调节）kNN聚类定义了执行各向异性插值所需的平滑体积，或准确地说，平滑椭球。因此，平滑核具有椭圆形轮廓，这改变了核梯度的计算方式。作为应用，对非磁性旋转气体球的坍缩和碎裂进行了模拟。一个有趣的结果是形成原恒星的光盘碎片，被证明是更持久和更丰富的各向异性模拟比各向同性的情况下。
2021-06-16 cs.LG physics.comp-ph
SPRAY: A smoothed particle radiation hydrodynamics code for modeling high intensity laser-plasma interactions
Seoul National University（首尔大学）；Chung-Ang University（中央大学）
本文介绍SPRAY，一种基于光滑粒子水力学的辐射水力学代码，用于模拟高强度激光-等离子体相互作用。该代码采用无网格、拉格朗日方法，解决了传统方法的数值难题，首次将SPH方法应用于高能密度物理研究。
2026-04-22 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
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
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
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
Numerical model of the Gross-Pitaevskii equation for rotating Bose-Einstein condensates using smoothed-particle hydrodynamics
本文提出一种基于光滑粒子流体动力学和四阶Runge-Kutta方法的新型数值格式，用于模拟旋转玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋晶格的形成，并成功复现了六角晶格等实验观测图案。
2023-03-12 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.comp-ph
