浙江工业大学秦绪佳获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利基于弱空气粒子及Lennard-Jones势的分层云流体模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115879390B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211581605.5,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权基于弱空气粒子及Lennard-Jones势的分层云流体模拟方法是由秦绪佳;李景秋;郑红波设计研发完成,并于2022-12-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于弱空气粒子及Lennard-Jones势的分层云流体模拟方法在说明书摘要公布了:一种基于弱空气粒子及Lennard‑Jones势的云流体模拟方法,包括:步骤1:将空间按照高度进行分层,收集每一个分层的气象数据对云流体运动产生影响的数据;步骤2:分析不同的气象数据;步骤3:对于每一个分层数据,采用Lennard‑Jones势来计算气体粒子间的相互作用力,Lennard‑Jones势会根据气体粒子间的距离来计算气体粒子间所受不同力的影响,以改善Navier‑Stokese方程原有的流体粒子计算,并可借助GPU加速运算,加速流体粒子计算速度;步骤4:针对粒子在进入不同分层时由于受到大气压力不同而引起的运动变化,引入弱空气粒子概念,并采用两相流的概念,对粒子运动变化进行计算;步骤5:采用屏幕空间粒子渲染技术SSF,加速其渲染速率。
本发明授权基于弱空气粒子及Lennard-Jones势的分层云流体模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种基于弱空气粒子及Lennard-Jones势的云流体模拟方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:将空间按照高度进行分层,收集每一个分层对应的不同高度的气象数据对云流体运动产生影响的数据; 步骤2:分析不同的气象数据; 步骤3:对于每一个分层数据,采用Lennard-Jones势来计算气体粒子间的相互作用力,Lennard-Jones势会根据气体粒子间的距离来计算气体粒子间所受不同力的影响,以改善Navier-Stokese方程原有的流体粒子计算,并借助GPU加速运算,加速流体粒子计算速度; 步骤4:由于对空间进行了高度的分层,以导入不同高度的气象数据,针对粒子在进入不同分层时由于受到大气压力不同而引起的运动变化,引入弱空气粒子概念,并采用两相流的概念,对粒子运动变化进行计算;引入弱空气粒子的过程如下: 4.1对于不同分层下的大气压力的不同,引入弱空气粒子概念,让弱空气粒子与云粒子之间相互作用,避免因为粒子密度差异过大,导致整个运动系统引起的不稳定现象;同时使弱空气粒子大小半径是云粒子大小半径的两倍,以减小计算开销; 4.2有了弱空气粒子概念后,就需要计算弱空气粒子在每一个时间步长,在每一层中的位置修正变化公式,具体计算公式如下: 6 Ωa,Ωl分别是弱空气粒子集合与云粒子集合,是弱空气粒子的密度,是一个正数,用来保证弱空气粒子与云粒子发生碰撞时的稳定性,是半径为h的核函数的偏导函数;通过上面的公式,计算出弱空气粒子的位置修正值,从而将其添加入Lennard-Jones势中,参与对云粒子计算的影响; 4.3因为引入了弱空气粒子,所以还需对云粒子的位置进行部分修正,其修正公式如下: 7 其中是云粒子的密度大小; 4.4计算云粒子表面所受到的表面力及其表面原本具有的张力; 气象数据中的大气压力的作用下,会对云粒子构成的表面施加一个表面压力,对于这个表面压力的计算公式如下: 8 其中Ai表示空气相对于静止状态的相对密度且是会随着压缩过程逐渐增加,Vi表示云粒子体积,p0则是输入的当前分层的大气压强值; 步骤5:采用屏幕空间粒子渲染技术SSF,加速其渲染速率。
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