[发明专利]一种基于光滑粒子流体动力学和非线性有限元的流固耦合方法

权利要求书

1.一种基于光滑粒子流体动力学和非线性有限元的流固耦合方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤（1）、碰撞检测：通过将流体粒子与有限元网格模型投影到规则HASH网格里，为每个粒子查找周围的三角形，检测粒子与三角形产碰撞情况，给出碰撞结果并求出碰撞深度和位置；

步骤（2）、生成代理粒子：根据碰撞位置和流体粒子的位置，生成代表碰撞位置附近有限元网格的代理粒子；代理粒子的位置由碰撞和流体粒子的位置求出，代理粒子的质量和速度由其附近的有限元网格求出；

步骤（3）、计算耦合力：根据步骤（2）中得到的代理粒子和流体粒子，将两种粒子做为刚体小球，根据动量守恒原则求出碰撞之后流体粒子的速度，并求出碰撞产生的耦合力；

步骤（4）、分配耦合力：根据代理粒子周围有限元结点的质量和距离，将步骤（3）中计算得到的代理粒子受到的耦合力分配到附近的有限元结点上，做为有限元模型受到的外力进行碰撞响应；

步骤（5）、更新位置与速度：根据步骤（3）的计算得到的耦合力，做为流体粒子的外力更新其位置和速度，做为碰撞对流体粒子的影响；

步骤（6）、无穿透修正：根据步骤（5）的计算得到的流体粒子的位置和有限元网格的位置，再次进行碰撞检测，找出穿透有限元模型表面的流体粒子，直接修正其位置以解决流体与固体的穿透现象。

2.根据权利要求1所述的基于光滑粒子流体动力学和非线性有限元的流固耦合方法，其特征在于：步骤（2）中所述的生成代理粒子方法，该方法根据有限元网格模型与流体粒子的碰撞信息，以及碰撞位置有限元网格局部拓扑结构，生成代理粒子以便于碰撞响应。

3.根据权利要求1所述的基于光滑粒子流体动力学和非线性有限元的流固耦合方法，其特征在于：步骤（3）中所述的根据动量守恒原则计算代理粒子与流体粒子之间的耦合力。

4.根据权利要求1所述的基于光滑粒子流体动力学和非线性有限元的流固耦合方法，其特征在于：所述的无穿透修正方法，步骤（6）中所述的根据更新之后的流体和有限元网格位置，再次碰撞检测并找出发生穿透现象的粒子，直接修正流体粒子的位置解决穿透问题。