The invention discloses a highly efficient double search method for adjacent particles used in gridless particle simulation technology. It mainly includes: introducing the discrete particle node data of the meshless particle calculation model into the computer memory and initializing the calculation. According to the solution domain of the calculation model, a regular rectangle or the rectangle background area is set up to determine the center point coordinates and the border length of the background area, and the regular grid is divided into the background area. A series of regular small rectangular or small rectangular squares of the same size are obtained; the relation between the discrete particles and the background lattices is judged according to the background lattices divided, thus the particle list falling into each background lattice is set up, the search of the background lattice level and the search of the particle level. The invention has low hardware cost and strong versatility, and can effectively improve particle search efficiency in the meshless particle simulation technology, and greatly reduces the time consuming in the simulation process.
【技术实现步骤摘要】
用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法
本专利技术属于计算机辅助工程中的仿真计算领域,具体涉及一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法。
技术介绍
近几十年来,在计算仿真领域,无网格法、离散元法等无网格粒子类模拟方法迅速发展。无网格法不同于传统有限元法采用场变量插值,而是采用场变量逼近的方法。无网格法仅需离散的节点信息,而无需网格信息,避免了因网格存在而导致的数值计算困难。现已经发展了多种无网格方法,如光滑质点流体动力学法(SPH)、无网格Garlerkin法(EFGM)、重构核粒子法(RKPM)、物质点法(MPM)等。无网格法计算精度高,收敛快,已被广泛应用于动态裂纹扩展、冲击动力学、金属塑性成型、结构优化等领域。在无网格粒子类方法的计算过程中,一般需要利用某个粒子的邻近点信息,如无网格法中的节点影响域内的节点,离散元法中的某个粒子也只可能与邻近粒子发生接触等。但是,由于不存在网格,离散点之间的关系不能事先获得,因此在无网格粒子类方法的计算过程中,需要通过粒子搜索方法确定某个粒子的邻近点。传统的搜索方法是全局搜索。虽然全局搜索方法简单,易于编程实现,但粒子规模较大时,搜索计算量大(全局搜索方法的时间复杂度是O(N2),N为粒子数)、耗时长,严重限制了无网格粒子类方法在大规模工程问题中的应用。针对无网格粒子类方法计算过程中全局搜索的耗时问题,人们基于粒子的局部影响特性,提出了在局部区域搜索粒子的方法。典型的有链表搜索法和树形搜索法。链表搜索法是采用建立的规则背景网格来缩小搜索范围。在实现链表搜索法时,需要在问题域中铺设临时背景网格,网 ...
【技术保护点】
一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法,其特征在于包括如下顺序的步骤:(1)将无网格粒子计算模型的离散粒子节点数据导入计算机内存,并进行初始化计算;(2)根据计算模型的求解域Ω,建立一个规则的矩形(用于平面问题)或长方体(用于立体问题)背景区域Ωs,要求计算模型的求解域Ω为背景区域Ωs的子集;通过求取所有粒子坐标的最大值、最小值来确定背景区域Ωs的中心点坐标(midx,midy)及边长Lx、Ly;(3)对背景区域Ωs进行规则网格划分,即对背景区域Ωs的各边以合理的间距,进行等间距划分,得到一系列大小完全相同的规则小矩形或小长方体格子;其中,背景区域Ωs纵向方向的等分数为divm,格子的纵向边长为cy;背景区域Ωs横向方向的等分数为divn,格子的横向边长为cx;(4)根据步骤(3)划分出的背景区域格子(以下简称背景格子),判断离散粒子与背景格子的关系,从而建立落入每个背景格子中的粒子列表;(5)背景格子层次的搜索,即确定可能包含某个点邻近粒子的所有背景格子;(6)粒子层次的搜索,即提取在步骤(5)所确定背景格子包含的所有粒子,利用式(1)判断,是否属于给定点影响域内的粒子 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法,其特征在于包括如下顺序的步骤:(1)将无网格粒子计算模型的离散粒子节点数据导入计算机内存,并进行初始化计算;(2)根据计算模型的求解域Ω,建立一个规则的矩形(用于平面问题)或长方体(用于立体问题)背景区域Ωs,要求计算模型的求解域Ω为背景区域Ωs的子集;通过求取所有粒子坐标的最大值、最小值来确定背景区域Ωs的中心点坐标(midx,midy)及边长Lx、Ly;(3)对背景区域Ωs进行规则网格划分,即对背景区域Ωs的各边以合理的间距,进行等间距划分,得到一系列大小完全相同的规则小矩形或小长方体格子;其中,背景区域Ωs纵向方向的等分数为divm,格子的纵向边长为cy;背景区域Ωs横向方向的等分数为divn,格子的横向边长为cx;(4)根据步骤(3)划分出的背景区域格子(以下简称背景格子),判断离散粒子与背景格子的关系,从而建立落入每个背景格子中的粒子列表;(5)背景格子层次的搜索,即确定可能包含某个点邻近粒子的所有背景格子;(6)粒子层次的搜索,即提取在步骤(5)所确定背景格子包含的所有粒子,利用式(1)判断,是否属于给定点影响域内的粒子,若满足式(1),则粒子属于给定点的影响域,否则不属于给定点的影响域;d<Rm(1);其中,d为给定点与搜索粒子之间的距离,Rm为给定点的影响域尺寸。2.根据权利要求1所述一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法,其特征在于:所述步骤(1)中,无网格粒子计算模型的离散粒子节点数据包括粒子的坐标,数据的排列顺序为粒子的编号序号。3.根据权利要求1所述一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法,其特征在于:所述步骤(4)包括如下步骤:(a)遍历所有粒子,利用式(2)计算某个粒子所在背景格子的整体行号cellm与整体列号celln,并利用式(3)计算该粒子所在背景格子的整体编号NG;然后,统计每个背景格子中所落入的粒子数,并存储至数组cellnumpar[Cellnum]中,其中,Cellnum为格子数;NG=cellm+divm*(celln-1)(3);式中,ceil表示向上取整,nody、nodx表示粒子的坐标,midy、midx表示背景区域Ωs...
【专利技术属性】
技术研发人员:龚曙光,卢海山,谢桂兰,张建平,
申请(专利权)人:湘潭大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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