简介
光滑粒子法是一种拉格朗日无网格粒子方法。它利用核函数对物理问题进行近似处理,用离散的粒子来描述宏观连续分布微观仍为粒子的流体,而每个粒子则携带了其所在位置的流体的各种性质,如质量、密度、速度、能量等。光滑粒子法由Lucy(1977)和Gingold & Monaghan(1977)相互独立地提出,用于处理天体物理问题。之后,光滑粒子法扩展应用到气体动力学、不可压缩、爆炸、固体力学和弹性体等领域。
在光滑粒子法中,用下面的积分式来表示任意函数A在ra处的值:
(1) 光滑粒子法
其中的函数W称为核函数,h为光滑长度。把积分域离散成有限个粒子,每个粒子的体积为(2) 光滑粒子法
其中分子分母分别表示粒子的质量和密度,于是(1)式可以离散成求和的形式:
(3) 光滑粒子法
其中a、b表示粒子。
函数A的一阶导数则用下式表示:
(4) 光滑粒子法
(3)和(4)是光滑粒子法的基本式,利用这两个式子,可以把物理问题对应的控制方程离散成数值方程,然后进行数值求解。