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Límites SPH para interacción robusta partícula-malla en tres dimensiones

Autores: Kim, Ryan; Torrens, Paul M.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Límites SPH para interacción robusta partícula-malla en tres dimensiones


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Software

Palabras clave

Algoritmo
Condición de contorno
Hidrodinámica de partículas suavizadas
BSPH
Método de contorno basado en malla
Geometría 3D

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 41

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un algoritmo para abordar el problema de la condición de contorno (BC), que ha persistido durante mucho tiempo en el tratamiento numérico y computacional de la hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH). Central en el problema de BC es la necesidad de un método efectivo para conciliar una representación numérica de partículas con geometría 2D o 3D. Describimos y evaluamos una solución algorítmica-SPH de límite (BSPH)-extraída de un giro novedoso en el método de límite basado en malla, que permite a las partículas SPH interactuar (directa e implícitamente) con mallas 3D convexas o cóncavas. El método se inspira en trabajos existentes en gráficos, particularmente en campos de distancia firmados discretos, para determinar si las partículas están intersectando o sumergidas con triángulos de malla. Evaluamos la eficacia de BSPH a través de su aplicación a varios entornos de simulación de diferentes complejidades de malla, mostrando una implementación práctica en tiempo real en su lenguaje de sombreado de alto nivel (HLSL), que probamos en la paralelización de operaciones de partículas. Para examinar la robustez, representamos condiciones de deslizamiento y no deslizamiento en la simulación, y evaluamos por separado mallas convexas y cóncavas. Para demostrar la utilidad empírica, mostramos gradientes de presión medidos en implementaciones simuladas de tanques de agua estancada de hidrodinámica. Nuestros resultados identifican que BSPH, a pesar de producir valores de presión irregulares entre partículas cercanas a las variedades de límites de las mallas, evita con éxito que las partículas se intersequen o se sumerjan en la variedad de límites. Los cálculos promedio de FPS para cada escenario de simulación muestran que el método de límite de malla todavía se puede utilizar efectivamente con escenarios de simulación simples. Además, señalamos al lector hacia trabajos futuros que podrían investigar el efecto de los parámetros de simulación y la complejidad de la escena en el rendimiento de la simulación, resolver valores anormales de presión a lo largo del límite de la malla y probar la robustez del método en una variedad más amplia de entornos de simulación.

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