光滑粒子流體動力學
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
光滑粒子流體動力學的視頻教程
Ls-dyna從入門到精通精品課程
接下來詳細介紹了SPH（光滑粒子流體動力學）理論和切削本構，通過對切削和侵徹兩個實例step by step地講解，讓零基礎者有質的提高，可以使用dyna軟件進行高度非線性問題的仿真。
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fluent計算流體動力學
講解fluent基本仿真流程及常用仿真功能，包括前處理、材料設置、邊界條件設置、后處理、紊流等基礎知識和相關典型應用實例。
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光滑粒子流體動力學的實例教程
有限單元轉化成SPH粒子，可參考本人帖子：
https://www.yqgqt.org.cn/post/435476
概述
光滑粒子流體動力學（SPH）方法是一種無網格數值方法。通常的有限元分析中需要定義節點和單元，而該方法用點的集合來描述給定的部件，無須定義單元。在SPH法中這些點通常被稱為粒子或擬顆粒。
圖1中對比了兩種方法。兩個離散模型描述的都是瓶子里裝的液體。左邊的模型是由流體占據的傳統四面體網格；在右邊，同樣的流體體積是由離散點的集合表示的。注意，后者情況下沒有網格連接這些點（粒子），它們無需像左邊傳統的有限元定義多節點單元從而保持連通性。在ABAQUS中除了直接定義SPH粒子外，還支持先定義傳統的連續單元，然后在分析開始時或在分析過程中將單元網格自動轉換成粒子。
圖1 有限單元和SPH顆粒的分布
光滑質點流體動力學（SPH）是一種純拉格朗日方法，它允許通過插值性質直接離散化一個給定的連續性方程組而無需定義空間網格。SPH的主要優勢是無固定網格，對于流體流動、結構大變形和自由表面等難題，該方法處理得相對自然恰當。
SPH的核心并非基于在壓縮中彼此碰撞或在張力作用下表現出粘性行為的離散顆粒(球)。相反，它是將連續偏微分方程組巧妙離散化的一種方法，這一點與有限元法非常相似。SPH利用插值來近似域中任意點的場變量值，粒子某個變量值通過對相鄰粒子對應的值疊加求和來近似，這些粒子以下角標j來區分，其核函數為W（非零）如下。
SPH的核心是核函數，它可以被理解為一種在一定光滑長度h范圍內其他臨近粒子對研究粒子影響程度的權函數，如圖2所示。其中，光滑長度h決定了對某個點的插值產生影響的粒子數目。
展開 一、SPH法簡介
SPH方法的理論思想源于粒子法，在SPH方法中，所有單元都是由占有獨立空間且具有獨立質量的有限個粒子近似表示的。它本質上基于拉格朗日方法，但又不同于邊界元法和有限元法，無需借助網格。因此，SPH函數f(X)的積分表達式可表示為支持域內所有粒子疊加求和的離散化形式。
SPH算法現已發展成為比較成熟的計算三維物理問題的有效方法并被推廣到流體動力學、空氣動力學、切削，高速碰撞大變形等力學分析的各個方面。
二、SPH粒子的生成方式
1.直接生成
在ls-prepost中用SPHGEN命令直接生成，生成方式選擇box，輸入SPH粒子所占的空間坐標。
XYZ 3個軸的起始坐標點，坐標終點分別填入，該坐標可以用全局坐標或自定義的坐標。一般來說在lspp中的坐標操作均以全局坐標為主，局部坐標運用的很少，離子的密度填在numXYZ處，就是XYZ軸方向有幾個粒子。這個是生成的在100mm3的空間內分布的例子。用這種方式建模不方便，在模型復雜情況下不容易進行操作。一般不采用這種方法。
2.通過網格生成
通過網格生成的方式就是將已劃分網格的物體轉化為SPH粒子，通過solid nodes 或solid centry方式將網格的節點轉化為粒子。
這里需要注意，SPH粒子如果通過網格生成，網格一定要是六面體網格才行，普通的四面體網格雖然能生成粒子，但是在計算的時候由于粒子分布不均勻會導致計算結果不準確。
一般我在workbench中做前處理，將要轉化成SPH粒子的單元用sweep方式劃分網格。
展開 </p><p>目前采用SPH方法實現單個水平沖擊金屬涂層基體的過程，具體詳細步驟大家可以自行去研究cae和inp文件，如果有不明白的地方，可</p><p>在此感謝Usim大佬的支持，大家可以搜索會員名字 Usim ，去他的主頁看看，不是一般的NB，動力顯示分析的大手。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201911/f83382c467a74f39a6ad8326a928ae9c.gif" title="SPH.gif" alt="SPH.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/f83382c467a74f39a6ad8326a928ae9c.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201911/f83382c467a74f39a6ad8326a928ae9c.gif?
展開 本視頻集錦干貨滿滿，既有光滑粒子流體動力學等前沿方法，又有磁體、塑料等模擬實操；介紹LS-PrePost新功能，分享LS-OPT在金屬成形中的應用；講解損傷模型、實體單元公式等基礎，傳授隱式分析技巧與數據轉換方法；展示拓撲優化實例，解析顯式轉隱式技巧，覆蓋多領域知識，希望視頻內容能成為你進階之路的得力助手。立即報名開啟你的LS-DYNA學習之旅吧！
專題一：多種求解器功能及單元算法
主題：突破傳統有限元分析 - 光滑粒子流體動力學（SPH）
內容簡介：對固體結構的大變形分析通常需要特殊的數值技術來克服有限元分析（FEA）的局限性。其中一種方法是光滑粒子流體動力學（SPH）方法。SPH是一種基于拉格朗日框架的無網格方法，因此非常適合分析高度畸變的連續體，如大變形的固體結構或流體。視頻中將介紹SPH方法的基本概念，并提供在LS-DYNA中使用該方法的指南。此外，還將展示其常見的應用場景。
主題：突破傳統有限元分析 - 無網格伽遼金方法（EFG）
內容簡介：LS-DYNA中的EFG（Element-Free Galerkin）方法是一種基于伽遼金法的無網格數值方法，它能夠克服傳統有限元分析（FEA）中的網格依賴性問題，特別適用于大變形、斷裂及高梯度問題的模擬。視頻首先介紹EFG方法的基本概念，并提供在LS-DYNA中使用該方法的指南，此外，還將展示其常見的應用場景。
主題：使用LS-DYNA模擬磁體、鐵磁體和作動器
內容簡介：LS-DYNA不僅能用于常規的結構碰撞與沖擊，也是一款通用的多物理場求解器，視頻將介紹LS-DYNA在電磁方面的仿真能力，展示了電磁與結構的耦合功能，并介紹了新加入電磁模塊的永磁體建模功能。
展開 SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)， 光滑粒子流體動力學方法，又叫光滑質點流體動力學方法，簡稱粒子法、SPH方法。
1）SPH方法的誕生SPH方法于1977分別同時由Lucy以及Gingold和Monaghan提出，用于解決無邊界的天體物理三維流體自引力問題和模擬連續介質流問題。1994年Benz等人利用該方法模擬了固體力學應力波傳播問題。隨后，Monaghan在自由表面流和重力流等非連續不可壓縮流體力學問題上給出了很好的計算結果（1994，1996年）。
2）SPH方法的應用發展概述自從上世紀90年代初，SPH方法的應用擴展到多個領域的計算力學之中，在固體的侵徹沖擊、爆炸與高速沖擊科學、流體動力學、二相流、磁流體動力學以及材料動載響應等領域取得了長足進展，國內主要方向集中在SPH在沖擊動力學方面的應用。
3）SPH方法的應用領域概述在光滑粒子流體動力學方法里面，系統的狀態是用一系列的粒子來描述的，這些粒子包含了獨自的材料性質，而且服從運動的守恒控制方程。SPH方法作為一種純拉格朗日形式的無網格粒子方法，其最重要的特性就是自適應性，因此SPH的公式構造不會受到粒子分布的隨意性影響，自然可以處理一些具有極大變形的廣義流體動力學問題。
------------------------------------資料推介------------------------------------
1. G. R. Liu，M. B. Liu. Smoothed particle hydrodynamics—a meshfree particle method [M].
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SPH（光滑粒子流體動力學）是一種拉格朗日無網格方法，Ansys SPH產品由于沒有網格約束的限制，在許多模擬場景中更加靈活，尤其擅長模擬復雜自由液面情景（如飛濺和噴淋）以及涉及運動物體的應用場景。
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4/29 | Ansys SPH產品功能更新及仿真應用
講師簡介：
張琪 | Ansys高級應用工程師
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該葉片的設計尺寸與GE 1.5XLE風力渦輪機相近，長度為42.3米。本模塊通過穩態單向流固耦合(FSI)分析，計算風力渦輪機葉片在氣動載荷作用下的變形。計算過程使用Fluent軟件，并包含計算結果和幾何文件……5
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1) 問題特點：彈體高速沖入水中，水流產生破碎、飛濺等極端大變形，同時彈體與水體產生瞬時強沖擊，屬于典型的流體 - 固體強非線性交互；
2) 理論解析：講解 SPH 算法（光滑粒子流體動力學
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內容簡介：對固體結構的大變形分析通常需要特殊的數值技術來克服有限元分析（FEA）的局限性。其中一種方法是光滑粒子流體動力學（SPH）方法。SPH是一種基于拉格朗日框架的無網格方法，因此非常適合分析高度畸變的連續體，如大變形的固體結構或流體。
1.4.3 光滑粒子流體動力學（SPH，smoothed particle hydrodynamic）算法
光滑粒子流體動力學是一種無網格數值方法，用大量離散的光滑粒子的集合定義流體材料，從而通過插值離散化連續方程組。其理論核心為核函數，實質是一定光滑長度范圍內其他臨近粒子對研究粒子影響程度的權函數，如圖3所示。
