移动粒子半隐式法：理论、进展与应用

"移动粒子半隐式法的研究进展及应用 (2009年) - 江苏科技大学学报(自然科学版)" 本文主要探讨了一种先进的无网格数值方法——移动粒子半隐式法（Moving Particle Semi-Implicit Method，MPS），这是一种基于Lagrange框架的计算流体动力学（CFD）方法。与传统的有限差分或有限元方法不同，MPS方法不依赖于固定网格，而是使用可移动的粒子来模拟流体的行为。这种方法的关键在于，它用粒子间相互作用的关系代替了网格上的差分运算，使得在处理复杂的流动问题，特别是涉及自由表面或界面变化的问题时，能够更准确地模拟。 在MPS方法中，每个粒子代表一定的流体体积，并通过粒子间的相互作用力来传递流体动力学信息。这种粒子的移动和相互作用可以动态地描述流体流动，无需预先定义网格结构，因此特别适用于处理变形剧烈、界面不规则的流动问题，如波浪生成、水下爆炸、流体-固体相互作用等。 由于采用Lagrange形式的控制方程，MPS避免了数值上的发散问题，这在处理快速变化或非线性流动时尤为重要。此外，MPS方法还能自然地处理自由表面，通过粒子密度的变化来识别和追踪流体界面，无需额外的界面捕捉技术。这一特性使得MPS在模拟水动力学、海洋工程、航空航天以及地质力学等领域有广泛的应用潜力。 近年来，MPS方法的研究主要集中在提高计算效率、增强稳定性、扩展到多相流和多物理场问题，以及发展适应复杂几何形状的粒子布置策略等方面。研究人员也在探索如何将MPS与其他数值方法（如有限体积法或有限元素法）结合，以实现更高效的并行计算和更高的精度。 关键词: 移动粒子半隐式法、无网格、数值模拟 本文详细介绍了MPS的基本原理、优缺点以及最新的研究成果，对于理解这一方法的理论基础和实际应用具有重要价值，对于相关领域的科研人员和技术开发者来说，是一份重要的参考资料。