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光滑粒子流体力学方法在流体、固体和生物力学中的应用 被引量：4
1
作者 徐绯 王佳怡 +3 位作者 杨扬 王璐 代震 汉芮岐 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期3-38,共36页
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)作为最早发展的无网格粒子方法之一,对于模拟爆炸、冲击等涉及大变形问题,具有广阔的发展前景.本文对SPH方法在流体、固体和生物力学领域的改进算法和工程应用进行了全面介绍.... 光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)作为最早发展的无网格粒子方法之一,对于模拟爆炸、冲击等涉及大变形问题,具有广阔的发展前景.本文对SPH方法在流体、固体和生物力学领域的改进算法和工程应用进行了全面介绍.阐述了SPH的基本理论和高精度SPH改进算法,分析了流体、固体和生物力学领域的改进技术.在模拟流体问题时,采用δ-SPH和GSPH方法解决了流体不稳定性的问题,并且讨论了流固耦合中的界面接触方法.针对固体的数值模拟,总结了三种传统改进方法(如应力点法、守恒光滑法、人工应力法)和Total Lagrangian SPH方法,改善了拉伸不稳定性问题;在生物力学方面,阐述了SPH控制方程和相互作用力的计算方法.本文综述了近年来SPH方法的应用进展,包括复杂海洋工程中的流固耦合问题,固体领域的天体、岩土力学、爆炸冲击以及增材制造等工程应用和生物力学中血流动力学、肠道健康和植物生长等典型应用;并分析了国内外SPH软件的发展,介绍了多尺度自适应分辨率方法、并行计算方法和网格自动生成技术来克服数值模拟方法在计算效率和计算规模上的限制.最后对目前存在的问题进行总结与展望,包括提高SPH算法的数值精度、如何精确描述固体的损伤与断裂问题和计算精度与效率之间的平衡等.在未来研究中,建立多尺度耦合SPH模型和深度学习将是进一步拓宽SPH方法应用的重要方向. 展开更多
关键词 Smoothed particle hydrodynamics high-accuracy algorithms Solid mechanics BIOMECHANICS Computational efficiency
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