[发明专利]一种适用于多分辨率粒子法的自由表面识别方法

权利要求书

1.一种适用于多分辨率粒子法的自由表面识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据研究对象，选取计算域范围，确定计算域的空间维度，以及影响域面积占比计算所在平面；

S2：确定各区域的大小和空间分辨率，得到所有粒子的初始空间位置，确定用于自由表面判别的影响域半径；

S3：根据目标粒子和相邻粒子的空间位置以及影响域指定范围，确定影响域任一粒子所占影响域面积；

S4：计算目标粒子影响域范围内各粒子所占面积之和，确定自由表面粒子影响域面积占比判别标准；

S5：借助静水模拟，选取最优影响域半径以及内部流体粒子的影响域面积占比参考值，确定影响域面积占比判别公式，结合自由表面粒子压力判别标准，确定最终的多分辨率条件下的自由表面粒子判别方法。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多分辨率粒子法的自由表面识别方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

A1：根据研究对象和研究目标，确定计算域的空间维度Ds和计算范围；

A2：根据选取的空间维度Ds，判别是否需要执行平面投射；若Ds＝3，则需要执行平面投映；若Ds＝2，则不需要执行平面投映，直接跳至步骤S2；

A3：执行平面投映：

平面投映规则：根据目标粒子i的空间坐标(xi,yi,zi)，将其y-坐标所在的xz-平面y＝yi，作为计算影响域被占面积所在平面，同时以该平面为中心面，向前向后各平移Δy距离，确定平面y＝yi+Δy和y＝yi-Δy，然后将目标粒子影响域内在这两平面之间的所有粒子投映到中心面y＝yi上，其中，Δy定义为：

Δy＝αDi，

式中：α为区域松弛系数；Di为目标粒子i的直径。

3.根据权利要求1所述的一种适用于多分辨率粒子法的自由表面识别方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

B1：根据研究对象的计算域尺度，结合具体的研究目标和预期结果，确定模拟算例的空间步长是采用单一分辨率还是多分辨率，即确定计算域内粒子大小设置一致还是不一致；

B2：结合计算域分辨率选择结果，确定所有粒子的直径D；对于采用单一分辨率的计算域，粒子直径D等于l₀；对于多分辨率，则先进行子区域划分，再确定每个子区域的粒子直径D_k，令：

D_k＝α_kl₀，

式中：l₀为多分辨率条件下的最小粒子直径；k为子区域编号，k＝1,2,3…m；α_k为各子区域粒子直径放大倍数；

B3：按照规则均匀分布的原则，借助正方形网格节点或正六边形网格节点，根据每个粒子所在子区域，确定所有粒子的粒子尺寸和初始空间坐标点；

B4：选取影响域光滑半径系数β_s，确定各子区域的影响域半径R_{e_k}：

R_{e_k}＝β_sD_k，

根据各子区域的影响域半径R_{e_k}，定义通用影响域半径R_{e_0}：

R_{e_0}＝max(R_{e_1},R_{e_2}...R_{e_k}...R_{e_m})，

即取所有影响半径的最大值作为通用影响域半径；

B5：根据各子区域的影响域半径，确定每个粒子在做自由表面识别时采用的影响域半径。

4.根据权利要求3所述的一种适用于多分辨率粒子法的自由表面识别方法，其特征在于，所述步骤B5中每个粒子在做自由表面识别时采用的影响域半径的确定方式为：

首先以R_{e_0}作为统一标准，进行邻域内粒子搜索；对于邻域粒子尺寸相等的目标粒子，其影响域半径即取为其所在子区域的影响域半径，即使用初始设置时同样尺寸的粒子所在的子区域编号k对目标粒子进行标号，当进行自由表面粒子判别时，以R_{e_k}作为该目标粒子的影响域半径；若影响域内粒子尺寸不相同，当进行自由表面粒子判别时，则采用目标粒子邻域内最大粒子对应的粒子尺寸D_k的影响域半径R_{e_k}。