Nonlinear enthalpy transformation for transient convective phase change in Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
采用光滑粒子流体动力学（SPH）离散化方法对焓方程进行非线性变换，建立了一个三维凝固行为预测模型。在焓计算中，以释放和吸收潜热的形式的相变的影响被隐式地实现为可变源项。所开发的模型进行了验证，对各种实验，分析和数值结果从文献中。结果证实了新方法的准确度和耐用性。最后，将SPH模型应用于悬浮等离子喷涂（SPS）的研究，预测了陶瓷熔滴在基体上的碰撞和凝固行为。
2022-05-28 physics.flu-dyn
Three-Dimensional Smoothed Particle Hydrodynamics Simulation for Liquid Metal Solidification Process
液态金属在容器内快速冷却过程中的凝固行为是研究的主要内容之一。为了分析其基本行为，使用被称为平滑粒子流体动力学（SPH）方法的基于粒子的方法开发了三维（3D）流体动力学模拟。通过离散包含运动粒子的梯度项和拉普拉斯项，并计算与相邻粒子的相互作用，求解包含相变过程的流体运动和传热控制方程。结果表明，SPH方法可以成功地再现液态金属凝固过程的行为和缺陷预测。
2013-09-17 physics.flu-dyn
Free surface flows using inverse smoothed particle hydrodynamics
自由表面流动问题包括溃坝流动中的混合过程和波浪破碎现象，其特征是自由表面的大变形。因此，它们不能很容易地通过基于分析和数值网格的模型进行研究。本文测试了一种称为非平滑粒子流体动力学（SPH-i）求解器的新方法，以研究它在二维湿床溃坝水流中捕捉波浪破碎和水体混合的能力。与实验结果相比，该模型捕捉破碎和混合过程相对较好。因此，可以推断，所提出的模型的能力，以预测的发展和演变的破碎波，以及在水-水界面的溃坝混合过程中的界面已被证明。
2018-10-19 physics.flu-dyn
A turbulence model for smoothed particle hydrodynamics
本文的目的是设计一个湍流模型的粒子方法光滑粒子流体动力学（SPH），使一些假设，守恒的线动量和角动量，满足离散版本的开尔文循环定理，是计算效率。这些目标已经实现。此外，该模型的结果与Clercx和Heijst的无滑移壁盒内二维湍流的实验和计算结果吻合得很好。该模型是基于一个拉格朗日类似的拉格朗日平均Navier Stokes（LANS）湍流模型，但不同的平滑速度。平滑的速度保持未平滑速度的频谱的形状，但是对于短长度尺度减小幅度取决于参数$ε$。我们称之为SPH- $ε$模型。该模型的有效性由以下事实表明：使用平滑速度和粗分辨率计算的二阶速度关联函数与使用因子2更精细的分辨率的计算很好地一致，因此需要8倍的工作来积分到相同的时间。
2009-11-13 physics.flu-dyn
Numerical simulation of liquid jet breakup using smoothed particle hydrodynamics (SPH)
本文采用光滑粒子流体动力学（SPH）无网格拉格朗日数值方法对液体射流破碎过程进行了数值模拟。基于SPH方法对流动控制方程进行离散。在本文中，SPHysics开放源代码已被用于数值解。因此，上述代码已被开发，增加了表面张力的影响。最后，以溃坝障碍物问题为例，对所提出的方法进行了验证。最后，对二维液体射流进行了数值模拟，研究了考虑单相流时射流的破碎行为。计算了不同雷诺数和韦伯数等流动条件下的瑞利区液体破碎长度，并通过实验关联式对计算结果进行了验证。文德兰核函数和三次样条核函数的数值解都是完整的，文德兰核函数的数值解更精确。对于无粘流体，将计算结果与MPS方法进行了比较。模拟结果表明，光滑粒子流体动力学（SPH）是模拟液体射流破碎现象的有效方法。
2016-03-08 physics.flu-dyn
Applying Contact Angle to a 2D Multiphase Smoothed Particle Hydrodynamics Model
液滴在水平表面上的平衡接触角已使用平滑粒子流体动力学（SPH）进行建模。该模型能够准确实现静止和运动接触线的接触角。在该方案中，静态或动态接触角的期望值用于校正三相点附近的轮廓。这是通过校正接触线附近的曲面法线以及将液滴轮廓插值到边界中来实现的。仿真结果表明，一个紧密的匹配所选择的接触角值可以实现固定和移动的接触线。这种技术已被证明可以减少三相点附近的非物理剪切应力的量，并增强求解器的收敛特性。
2016-08-09 physics.flu-dyn
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
Development of Smoothed Particle Hydrodynamics Method for Modeling Active Nematics
提出了一种基于光滑粒子流体动力学（SPH）方法的GPU主动绕流求解器。采用SPH算法离散线虫流体动力学方程，并采用周期鬼边界条件对周期区域进行强化。详细计算和讨论了流动行为、涡序、拓扑缺陷、涡量关联。由于粒子的高分辨率，计算了动能随波数变化的谱，并讨论了不同长度尺度下的斜率。为了利用SPH的能力，在模拟过程中评估粒子的轨迹线。最后，计算并定性描述了活性向列相的混合行为。两个重要的参数，即活性和弹性常数的影响进行了研究。结果表明，活性通过增加轨迹线和混合效率而加剧了活性物质的混沌性质，而弹性常数则相反。
2022-02-26 physics.flu-dyn
Smoothed Particle Hydrodynamics Physically Reconsidered -- The Relation to Explicit Large Eddy Simulation and the Issue of Particle Duality
在这项工作中，我们将确定一个新的光滑粒子流体动力学（SPH）和显式大涡模拟（LES）之间的关系，使用粗粒化方法从非平衡分子动力学（NEMD）。虽然目前的文献点的结论，特征SPH问题成为限制亚音速湍流，我们看到的潜力，以减轻这些SPH问题的显式子过滤器应力（SFS）建模。我们通过在$Re=10^4$上对均匀各向同性湍流（HIT）进行各种模拟来验证我们的理论，并将结果与Dairay等人（2017）报告的直接数值模拟（DNS）进行比较。虽然模拟证实了我们的理论，但我们看到另一个问题出现了，这个问题在概念上植根于粒子本身，称为粒子对偶。最后，我们通过承认SPH作为湍流的粗粒化方法来结束我们的工作，强调其能力和局限性。
2022-11-22 physics.flu-dyn
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
Unified description of fluids and solids in Smoothed Particle Hydrodynamics
本文提出SHTC-SPH方法，通过离散化对称双曲热力学相容方程，在单一框架内统一模拟流体、弹性固体及粘弹塑性固体，并在流体与固体动力学基准测试中验证了其准确性。
2022-06-30 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
An energy-stable Smoothed Particle Hydrodynamics discretization of the Navier-Stokes-Cahn-Hilliard model for incompressible two-phase flows
基于N-S模型，在欧拉框架下对不可压两相流的能量稳定数值方法已有多种发展，而在拉格朗日框架下的研究较少。光滑粒子流体动力学（SPH）是一种求解复杂流体流动的无网格拉格朗日方法。在本文中，我们提出了一个开创性的研究能量稳定的SPH离散的NSCH模型的不可压缩两相流。我们证明了这种SPH方法在全离散水平上继承了质量和动量守恒以及能量耗散性质。采用投影方法将动量方程和连续性方程解耦，使数值格式满足无发散条件。数值实验表明，所提出的能量稳定SPH方法求解两相NSCH模型的性能。数值计算验证了质量和动量守恒的继承性和能量耗散特性。
2022-10-21 physics.flu-dyn
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
A Second-Order, Variable-Resolution, Weakly-Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics Scheme
针对SPH方法中二阶收敛与自适应分辨率的重大挑战，本文首次提出一种二阶收敛的自适应细化策略及弱可压缩SPH格式，并通过构造解方法和数值算例验证了其收敛性与适用性。
2024-07-26 physics.flu-dyn
A Lagrangian free-stream boundary condition for weakly compressible smoothed particle hydrodynamics
本文在纯拉格朗日框架内首次为弱可压缩光滑粒子流体动力学（WCSPH）提出自由流边界条件，结合表面粒子识别、远场修正及改进出入口条件等技术，经平板、圆柱绕流及流固耦合等复杂流动验证了其准确性与适用性。
2022-06-14 physics.flu-dyn
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
New smoothed particle hydrodynamics (SPH) formulation for modeling heat conduction with solidification and melting
当模拟相变时，凝固（熔化）过程中释放（吸收）的潜热必须包括在传热方程中。在本文中，不同的SPH方法的实施潜热，在瞬态热传导的背景下，推导和测试。首先，SPH离散的两个有限元方法，但这些被证明是计算昂贵的。然后，从一个简单的近似和提高精度，使用不同的数值处理，一个新的SPH方法，这是快速和易于实现。各种分析和数值结果的评估，这种新方法证实了其准确性和鲁棒性。
2018-02-20 physics.flu-dyn
Smoothed Particles Hydrodynamics numerical simulations of droplets walking on viscous vibrating liquid
本文采用光滑粒子流体动力学数值方法，通过流体动力学数值模拟，研究了液滴“行走”现象。这种现象发生在当一个毫米级的液滴被释放到相同成分的油的表面上时，该油被包含在一个罐中，并且受到频率和幅度非常接近法拉第不稳定性阈值的垂直振荡。在所研究的系统的参数的适当值，油滴跳跃永久的振动液体的表面上形成一个本地化的波粒子系统，提醒德布罗意所建议的波粒子量子系统的行为。在我们的研究中，我们做了相关的简化假设，但我们观察到波降耦合是肯定得到的。此外，液滴和波以几乎恒定的速度行进，如在实验中观察到的。这些事实表明，这种现象可能发生在许多情况下，并打开了在非常广泛的物理配置中研究它的可能性。
2017-08-16 physics.flu-dyn
Dynamical pressure boundary condition for weakly-compressible smoothed particle hydrodynamics
本文提出一种用于WCSPH的动态压力边界条件，将边界压力直接积分至压力梯度近似中，并开发了无网格双向流入流出缓冲器，经验证具有高精度和收敛性，在心血管血流动力学模拟中展现出多功能性。
2024-03-14 physics.flu-dyn
Three-Dimensional Smoothed Particle Hydrodynamics Simulation for Liquid Droplet with Surface Tension
提出了一种光滑粒子流体动力学（SPH）的基本方法，对具有表面张力的液滴进行三维数值模拟。液滴是表面张力建模的一种简单情况。表面张力仅作用于流体表面。在SPH方法中，我们简单地将表面张力施加在液体的边界颗粒上。利用自由曲面检测算法对三维边界上的粒子进行动态检测。边界曲面的法向量和曲率的计算与三维边界曲面重建采用移动最小二乘法（MLS）。在重建前，将坐标系转换为局部坐标系。然后，计算出取决于表面曲率的表面张力，并将其施加在液滴的边界颗粒上。给出了液滴在重力作用下运动的模拟结果。利用SPH的基本方法进行流体建模，并将3D自由表面检测算法与MLS方法相结合，可以模拟出符合预期的液滴现象。
2013-09-16 physics.flu-dyn
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
High-accuracy three-dimensional surface detection in smoothed particle hydrodynamics for free-surface flows
本研究针对自由表面流动的光滑粒子流体动力学场景，提出基于锥形区域扫描的几何检测方法及降本的半几何方法，经多模型测试验证了其准确性与鲁棒性。
2022-05-04 physics.flu-dyn
A Consistent Multi-Resolution Smoothed Particle Hydrodynamics Method
我们寻求加速和增加模拟的大小为流体-结构相互作用（FSI）通过使用多个分辨率在空间离散化的方程的时间演化的系统显示双向流固耦合。为此，我们提出了一种多分辨率平滑粒子流体动力学（SPH）方法，其中不同分辨率的子域直接耦合，没有任何重叠区域。空间微分算子的二阶一致离散保证了方法的精度。当SPH粒子与流平流时，通过分裂/合并采用动态SPH粒子细化/粗化以保持预定义的多分辨率配置。粒子规则性通过粒子移位技术来执行，以确保所包含的基于拉格朗日粒子的方法的准确性和稳定性。新方法的收敛性，准确性和效率属性进行评估，通过模拟四个不同的流量。在这个过程中，数值结果进行了比较的分析，有限元，和一致的SPH单分辨率解决方案。我们预计，建议的多分辨率方法将扩大类SPH-听话FSI应用。
2017-04-13 physics.flu-dyn
A numerically robust, parallel-friendly variant of BiCGSTAB for the semi-implicit integration of the viscous term in Smoothed Particle Hydrodynamics
隐式积分的粘性项可以显着提高性能的计算流体动力学的高粘性流体，如熔岩。我们表明，我们以前的建议，半隐式粘性积分光滑粒子流体动力学的改进，扩展它，以支持更广泛的边界模型。由于矩阵对称性的损失，一个关键的进步是一个更强大的版本的双共轭梯度稳定的方法来解决线性系统，这也是更好地适用于共享内存和分布式内存系统的并行化。新的求解器的优点在牛顿流体和非牛顿流体的应用中得到了证明，包括数值方面（由于使用更精确的边界模型的可能性而提高了收敛性）和计算方面（具有出色的强标度和令人满意的弱标度）。
2022-06-29 cs.DC cs.NA math.NA
Evidence on the incompatibility of smoothed particle hydrodynamics and eddy viscosity models for large eddy simulations
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；German Aerospace Center（德国航空航天中心）；Helmholtz Institute Ulm for Electrochemical Energy Storage（赫尔霍茨乌尔姆电化学储能研究所）
本文通过粗粒化视角论证了SPH方法与涡粘性模型在大涡模拟中的不兼容性，指出SPH本质上是拉格朗日大涡模拟，但重叠元素导致隐含子滤波应力，影响湍流过渡过程。
2026-01-15 physics.flu-dyn
The role of time integration in energy conservation in Smoothed Particle Hydrodynamics fluid dynamics simulations
本文研究时间积分方案对SPH流体模拟能量守恒的影响，提出事后计算能量偏差的显式表达式，并通过无粘射流冲击和粘性泰勒-格林涡旋模拟验证，发现隐式方案在粘性情况下表现更优。
2024-12-17 physics.flu-dyn
Globally time-reversible fluid simulations with smoothed particle hydrodynamics
本文描述了一种能量守恒、全局时间可逆的弱可压缩光滑粒子流体动力学（SPH）程序。我们不添加任何额外的动力学的Monaghan的原始SPH计划在常微分方程的水平，但我们展示了如何离散的方程，通过使用一个正确的表达密度和调用辛积分。此外，为了实现时间上的全局可逆性，我们必须修正初态，实现保守的流体-壁面相互作用，并使用不动点算法。虽然数值方案在时间上是全局可逆的（在恢复初始条件的同时可以在时间上向后求解），但我们观察到粒子速度的热化和玻尔兹曼熵的增长。换句话说，当我们没有看到所有可能的细节时，就像玻尔兹曼熵那样，它只取决于单粒子分布函数，我们观察到热力学第二定律（不可逆行为）从纯粹的可逆动力学中出现。
2022-04-19 cs.NA math.NA math.SG
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
Dynamics of a droplet in shear flow by smoothed particle hydrodynamics
本文利用多相SPH方法系统研究剪切流中液滴的变形与破碎，通过生成五维相图确定临界毛细数，并预测了空气中水滴破碎的临界条件。
2023-07-06 physics.flu-dyn
High Weissenberg number simulations with incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics and the log-conformation formulation
粘弹性流动广泛存在，并且它们的数值模拟对于一系列工业应用是重要的。由于聚合物应力场中存在指数梯度，粘弹性流动的模拟比牛顿流动更具挑战性，如果不小心处理，可能导致灾难性的不稳定性。一个关键的发展，以克服这个问题是对数构象制定，这已被应用到一系列的数值方法，但以前没有应用到光滑粒子流体动力学（SPH）。在这里，我们提出了一个二维不可压缩的SPH算法的粘弹性流动，第一次，采用了日志构象制定与弹性粘性应力分裂（EVSS）技术。由此产生的计划，使模拟的流量在高Weissenberg数（精确到Wi=85 Poiffille流）。该方法是强大的，能够处理内部和自由表面流动，以及一系列的线性和非线性本构模型。文中给出了几个算例，包括绕流圆柱和射流屈曲.这提出了一个显着的阶跃变化的能力相比，以前的SPH算法的粘弹性流动，并有可能模拟广泛的新的和具有挑战性的应用。
2021-03-15 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
A comparison between weakly-compressible smoothed particle hydrodynamics (WCSPH) and moving particle semi-implicit (MPS) methods for 3d dam-break flows
本文针对三维溃坝流动比较DualSPHysics中的WCSPH求解器与自研不可压缩MPS求解器，结合实验数据评估波高、压力、作用力、人工黏性影响及计算成本。
2023-06-02 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
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
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
Are heuristic switches necessary to control dissipation in modern smoothed particle hydrodynamics ?
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)（加泰罗尼亚理工大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究所）；University of Basel（巴塞尔大学）
本文提出一种无需人工粘性开关的高效激波捕捉方案，通过速度重构技术减少非物理耗散，提升计算精度。
2026-02-28 astro-ph.IM 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
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
Thin-Film Smoothed Particle Hydrodynamics Fluid
我们提出了一种基于粒子的方法来模拟薄膜流体，共同促进积极的表面变形和蓬勃发展的切向流动。我们从表面张力驱动的纳维-斯托克斯方程中建立动力学模型，并使用渐近润滑理论进行降维，并基于弱可压缩光滑粒子流体动力学（SPH）定制了一组微分算子用于演化点集表面。关键的见解是，SPH的可压缩性，这是不利的，在其典型的使用，是有助于在我们的应用程序，以共同发展的厚度，计算的表面张力，并加强流体的不可压缩性上的薄膜。通过这种方式，我们能够以基于物理的方式将表面变形与面内流动双向耦合。我们可以模拟复杂的旋涡漩涡，由于瑞利-泰勒不稳定性，毛细波，牛顿干涉条纹，和马兰戈尼效应自由变形表面上的指状效应，提出了现实的视觉结果和数值验证。我们的系统基于粒子的性质也使它能够方便地处理拓扑结构的变化和余维转换，使我们能够结婚的薄膜模拟与广泛的3D现象，如夹断不稳定的悬链线，重力下滴，液滴合并，以及气泡破裂。
2021-05-17 cs.GR physics.flu-dyn
Transition from dissipative to conservative dynamics in equations of hydrodynamics
我们表明，通过使用直接的数值模拟和理论，如何，通过增加的顺序耗散（$α$）的流体动力学方程，有一个从耗散到保守的系统的过渡。这个显著的结果，已经证明了渐近情况$α\to \infty$ [U. Frisch等人，物理修订版信函{ \bf 101}，144501（2008）]，现在被证明对于大于交叉值$α_{\rm crossover}$的任何大的但有限的$α$值是成立的。因此，我们提供了一个自洽的图片如何耗散系统，在某些条件下，开始表现得像保守系统，从而阐明平衡统计力学和平衡湍流之间的微妙联系。
2014-03-26 nlin.CD physics.flu-dyn
Machine Learning for Conservative-to-Primitive in Relativistic Hydrodynamics
守恒型相对论流体力学方程的数值解需要求根算法，将守恒变量映射反演为原始变量映射。这些算法采用流体的状态方程，并且对于涉及复杂的微观物理模型的应用，例如在二元中子星的数值相对论模拟中计算精确的引力波信号所需的那些，在计算上要求很高。这项工作探讨了使用机器学习方法来加快恢复相对论流体动力学中的原语。人工神经网络的训练，以取代一个列表状态方程的插值或直接保守到原始的地图。这些神经网络简单的基准问题的应用表明，这两种方法改善了传统的根查找表状态方程和多维插值。特别是，保守到原始映射的神经网络在保持准确性的同时，比标准方法加速了一个数量级以上的变量恢复。因此，神经网络是一个有趣的选择，以提高相对论流体力学算法的速度和鲁棒性。
2021-11-12 astro-ph.IM physics.comp-ph physics.flu-dyn
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
