Divergenc-Fre SPH(DFSPH)

IISPH 使用“密度不变约束”达到速度无散的效果,但 DFSPH 直接使用速度无散约束。
DFSPH 沿用“预测-修正”方法,也无须解泊松方程。

flowchart LR
    A[当前状态] -->|预测步| B[中间状态]
    B -->|SPH| E[中间速度场]
    E -->|无散投影| F[无散速度场分量]
    E -->|无散投影| G[有散势场分量]
    G -->I[剔除]
    F -->J[无散速度场]
    J -->K[压强场]
    J -->L[粒子位置]
    K -->M[加速度]
    L -->A[当前状态]

IISPH:密度不变 → 间接速度无散
DFSPH:直接速度无散 → 自然密度守恒

无散投影使用亥姆霍兹分解,过程中求解标量势 \(\phi\) 的泊松方程,而不是压强 \(\phi\) 的泊松方程,计算量更小。

DFSPH 的特点

  1. 无散投影的密度误差低,长期模拟几乎无体积漂移
  2. 解标量势 \(\phi\) 的泊松方程,与“IISPH的求解线性方程组”计算量相当,但DFSPH精度更高
  3. 适用于高保真流体模拟、大形变场景。

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