[发明专利]用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法

权利要求书

1.一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：

(1)将无网格粒子计算模型的离散粒子节点数据导入计算机内存，并进行初始化计算；

(2)根据计算模型的求解域Ω，建立一个规则的矩形或长方体背景区域Ω_s，要求计算模型的求解域Ω为背景区域Ω_s的子集；通过求取所有粒子坐标的最大值、最小值来确定背景区域Ω_s的中心点坐标(midx,midy)及边长Lx、Ly；

(3)对背景区域Ω_s进行规则网格划分，即对背景区域Ω_s的各边以合理的间距，进行等间距划分，得到一系列大小完全相同的规则小矩形或小长方体格子；其中，背景区域Ω_s纵向方向的等分数为divm，格子的纵向边长为cy；背景区域Ω_s横向方向的等分数为divn，格子的横向边长为cx；

(4)根据步骤(3)划分出的背景区域格子，以下简称背景格子，判断离散粒子与背景格子的关系，从而建立落入每个背景格子中的粒子列表；

(5)背景格子层次的搜索，即确定可能包含某个点邻近粒子的所有背景格子；

(6)粒子层次的搜索，即提取在步骤(5)所确定背景格子包含的所有粒子，利用式(1)判断，是否属于给定点影响域内的粒子，若满足式(1)，则粒子属于给定点的影响域，否则不属于给定点的影响域；

dR_m (1)；

其中，d为给定点与搜索粒子之间的距离，R_m为给定点的影响域尺寸；

所述步骤(4)包括如下步骤：

(a)遍历所有粒子，利用式(2)计算某个粒子所在背景格子的整体行号cellm与整体列号celln，并利用式(3)计算该粒子所在背景格子的整体编号NG；然后，统计每个背景格子中所落入的粒子数，并存储至数组cellnumpar[Cellnum]中，其中，Cellnum为格子数；

NG＝cellm+divm*(celln-1) (3)；

式中，ceil表示向上取整，nody、nodx表示粒子的坐标，midy、midx表示背景区域Ω_s的中心点坐标，Lx、Ly表示背景区域Ω_s在横向与纵向方向的边长，cx、cy表示格子的横向与纵向边长，divm表示背景区域Ω_s在纵向方向的等分数；

(b)在计算机内存中开辟数组cellpar[N]，然后再次遍历所有粒子，存储落入每个背景格子中的粒子编号至数组cellpar[N]；同时，为便于从数组cellpar[N]中索引粒子，还生成了数组cellpar_idx[Cellnum]，用于存储每个格子内在数组cellpar[N]中索引号最小的粒子的索引号；

所述步骤(5)包括如下步骤：

(a)记给定点所在背景格子为中心格子，利用式(2)，根据给定点的坐标计算中心格子的行号cen_cellm与列号cen_celln；

(b)根据粒子影响域尺寸确定背景格子的搜索半径R，然后根据该半径确定中心格子附近可能包含邻近粒子的所有背景格子，并按自上至下、自左至右的方式对得到的背景格子进行编号；此处的编号为所得到背景格子的局部编号；根据格子的排布方式得到，左上角格子的局部行列号(ul_cellm,ul_celln)可由式(4)计算，右下角格子的局部行列号(lr_cellm,lr_celln)可由式(5)计算；根据局部行列号，参照式(3)计算得到左上角与右下角格子的局部编号ul_NL、lr_NL；

式中，cellm、celln分别表示粒子所在背景格子的整体行号和整体列号，ceil表示向上取整，cx、cy分别表示格子的横向边长和纵向边长；

(c)由于背景格子的局部编号和整体编号均是按照自上至下、自左至右的方式编排，因此背景格子的局部编号增量与整体编号增量相等；根据式(6)可将所得到背景格子的局部编号转化为整体编号；

式中，NG表示粒子所在背景格子的整体编号，ul_NG为左上角格子的整体编号，为lr_NG右下角格子的整体编号，ul_NL、lr_NL分别表示左上角和右下角格子的局部编号。

2.根据权利要求1所述一种用于无网格粒子模拟技术的邻近粒子高效双重搜索方法，其特征在于：所述步骤(1)中，无网格粒子计算模型的离散粒子节点数据包括粒子的坐标，数据的排列顺序为粒子的编号序号。