写一个三维硬球碰撞模型计算粒子碰撞后速度的udf

时间: 2024-05-03 17:17:49 浏览: 8
以下是一个简单的三维硬球碰撞模型的 UDF。这个 UDF 模拟了两个球体的弹性碰撞,并计算了它们之间的相对速度和碰撞后的速度。 ``` #include "udf.h" DEFINE_CG_MOTION(ball_motion, dt, vel, omega, time, dtime) { real x[3], v[3], r, m, Ekin; /* Get the position and velocity of the ball */ x[0] = RP_ORIGIN_X(rp); x[1] = RP_ORIGIN_Y(rp); x[2] = RP_ORIGIN_Z(rp); v[0] = vel[0]; v[1] = vel[1]; v[2] = vel[2]; /* Get the mass and radius of the ball */ m = RP_MASS(rp); r = RP_RADIUS(rp); /* Calculate the kinetic energy of the ball */ Ekin = 0.5 * m * (v[0]*v[0] + v[1]*v[1] + v[2]*v[2]); /* Check for collisions with other balls */ Thread *t = RP_THREAD(rp); cell_t c = RP_CELL(rp); int i, j, id; real x2[3], v2[3], r2, m2, Ekin2, R, Vrel, Vrel_n, Vrel_t, vn[3], vt[3], v2f[3]; Thread *t2; cell_t c2; /* Loop over all cells in the domain */ for (i = 0; i < N_CELLS; i++) { /* Get the cell id */ id = cell_zone_id[i]; /* Loop over all particles in the cell */ begin_c_loop(c, t) { /* Get the position and velocity of the ball */ x[0] = RP_ORIGIN_X(rp); x[1] = RP_ORIGIN_Y(rp); x[2] = RP_ORIGIN_Z(rp); v[0] = vel[0]; v[1] = vel[1]; v[2] = vel[2]; /* Get the mass and radius of the ball */ m = RP_MASS(rp); r = RP_RADIUS(rp); /* Calculate the kinetic energy of the ball */ Ekin = 0.5 * m * (v[0]*v[0] + v[1]*v[1] + v[2]*v[2]); /* Loop over all particles in the cell */ begin_c_loop(c2, t2) { /* Check if the particle is not the same as the current one */ if (i != j) { /* Get the position and velocity of the other ball */ x2[0] = RP_ORIGIN_X(rp); x2[1] = RP_ORIGIN_Y(rp); x2[2] = RP_ORIGIN_Z(rp); v2[0] = vel[0]; v2[1] = vel[1]; v2[2] = vel[2]; /* Get the mass and radius of the other ball */ m2 = RP_MASS(rp); r2 = RP_RADIUS(rp); /* Calculate the kinetic energy of the other ball */ Ekin2 = 0.5 * m2 * (v2[0]*v2[0] + v2[1]*v2[1] + v2[2]*v2[2]); /* Calculate the distance between the balls */ R = sqrt(pow(x[0]-x2[0],2) + pow(x[1]-x2[1],2) + pow(x[2]-x2[2],2)); /* Check if the balls are colliding */ if (R < r+r2) { /* Calculate the relative velocity between the balls */ Vrel = sqrt(pow(v[0]-v2[0],2) + pow(v[1]-v2[1],2) + pow(v[2]-v2[2],2)); /* Calculate the normal and tangential components of Vrel */ vn[0] = (v2[0]-v[0])*(x2[0]-x[0])/R; vn[1] = (v2[1]-v[1])*(x2[1]-x[1])/R; vn[2] = (v2[2]-v[2])*(x2[2]-x[2])/R; vt[0] = v[0] - vn[0]; vt[1] = v[1] - vn[1]; vt[2] = v[2] - vn[2]; /* Calculate the magnitude of the normal component of Vrel */ Vrel_n = sqrt(pow(vn[0],2) + pow(vn[1],2) + pow(vn[2],2)); /* Calculate the magnitude of the tangential component of Vrel */ Vrel_t = sqrt(pow(vt[0],2) + pow(vt[1],2) + pow(vt[2],2)); /* Calculate the new velocity of the ball */ v2f[0] = (v[0] - vn[0]) + (v2[0] - vn[0]); v2f[1] = (v[1] - vn[1]) + (v2[1] - vn[1]); v2f[2] = (v[2] - vn[2]) + (v2[2] - vn[2]); /* Update the velocity of the ball */ vel[0] = v2f[0]; vel[1] = v2f[1]; vel[2] = v2f[2]; } } } } } } ``` 注意,这个 UDF 只是一个简单的模型,只考虑了两个球体之间的碰撞,并没有考虑其他因素,如摩擦、空气阻力等。在实际应用中,需要根据具体情况进行修改和优化。

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