[发明专利]一种用于SPH算法的邻近粒子搜索方法及系统

权利要求书

1.一种用于SPH算法的邻近粒子搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立所有粒子区域的笛卡尔坐标系，构建预置单胞网格并计算每个粒子所在位置的网格单元编号；

将粒子映射到网格单元中，获取每个粒子所对应的网格单元编号，根据网格单元编号找出粒子的相邻网格单元；

逐个比较每个粒子与相邻网格单元中的粒子的距离并建立粒子对。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述构建预置单胞网格并计算每个粒子所在位置的网格单元编号，具体包括以下步骤：

遍历所有粒子，计算出粒子所在坐标系的最大坐标值(X_max,Y_max,Z_max)、最小坐标值(X_min,Y_min,Z_min)和粒子的最大光滑长度h_max；

计算预置单胞网格的边长d，ε为容差，计算公式为：

d＝2h_max+ε (1)

将粒子所在坐标系用边长d等分成大小相同的网格单元，计算网格单元编号最大值：(i_max,j_max,k_max)：

计算网格单元总数Cell Num：

Cell Num＝i_max*j_max*k_max (3)

计算每个粒子所在位置的网格单元编号(i,j,k)，将粒子对号入座：

i＝int[(X-X_min)/d]+1 (4)。

j＝int[(Y-Y_min)/d]+1

k＝int[(Z-Z_min)/d]+1

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将粒子映射到网格单元中，获取每个粒子所对应的网格单元编号，根据网格单元编号找出粒子的相邻网格单元，具体包括以下步骤：

将所有粒子根据计算出的每个粒子的网格单元编号映射到网格单元中；

获取每个粒子所对应的网格单元编号(i,j,k)；

根据网格单元位置，找出粒子的相邻网格单元，2维情况下相邻网格单元有8个，3维情况下相邻网格单元有26个。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述逐个比较每个粒子与相邻网格单元中的粒子的距离并建立粒子对，具体包括以下步骤：

逐个比较与相邻网格单元中的粒子的距离，若距离小于2倍光滑长度，则与其建立粒子对，若距离大于2倍光滑长度，则认为两个粒子之间没有相互作用，不建立粒子对。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤，逐个比较每个粒子与相邻网格单元中的粒子的距离并建立粒子对之前，对粒子在内存中的存储顺序进行排序，排序方法为：

对每个粒子，计算：

根据(i_p,j_p,k_p)，按位置顺序计算每个粒子的Morton key，转换成二进制码后，按照编码插空顺序排列；

将所有粒子按照Morton key值从小到大调整在内存中的存储顺序，最后按照Z-curveorder算法重新排序。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当第一次粒子排序之后，后续的SPH计算中再次进行粒子排序时，比较当前粒子排序结果和上一次粒子排序结果，仅对顺序发生改变的粒子进行内存数据移动操作。

7.一种用于SPH算法的邻近粒子搜索系统，其特征在于，包括：

网格编号计算模块，其用于：建立所有粒子区域的笛卡尔坐标系，构建预置单胞网格并计算每个粒子所在位置的网格单元编号；

相邻网格获取模块，其用于：将粒子映射到网格单元中，获取每个粒子所对应的网格单元编号，根据网格单元编号找出粒子的相邻网格单元；

粒子对建立模块，其用于：逐个比较每个粒子与相邻网格单元中的粒子的距离并建立粒子对。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：该系统还包括粒子排序模块，其用于：逐个比较每个粒子与相邻网格单元中的粒子的距离并建立粒子对之前，对粒子在内存中的存储顺序进行排序，排序方法为：

根据(i_p,j_p,k_p)，按位置顺序计算每个粒子的Morton key，转换成二进制码后，按照编码插空顺序排列；

将所有粒子按照Morton key值从小到大调整在内存中的存储顺序，最后按照Z-curveorder算法重新排序。