力
仿真对象/代理有可能会受到推力、重力、阻力等。
重力:
F = mg
g:重力加速度
单位体积上的重力为:
$$
\mathbf{f}_{\text{gravity}}=ρg
$$
阻力
✅ 在做模拟时,如果不要求能量守衡,出于问题简化的目的,直接对速度做衰减,代替引入阻力
$$ v^{[1]} = \alpha v^{[2]} $$
其它力
前面提到的力中,重力是与速度、位置无关的力。阻力是只与速度有关的力。但也有些其它力与粒子的位置有关。例如电磁力。因此使用更通用的形式来描述力:
$$ F = \mathbf{f} (\mathbf{x} (t), \mathbf{v} (t), t) $$
[TODO] 公式
压力梯度力
- 压力 (p(\mathbf{x}, t)) 是标量场。
- 流体从高压区流向低压区。
- 作用在微团上的净压力力等于压力场的负梯度:
[ \mathbf{f}_{\text{pressure}} = -\nabla p ] (负号表示力指向压力下降的方向)
粘性力
- 对于牛顿流体,剪切应力与速度梯度成正比。
- 从连续介质力学推导可得,单位体积的粘性力为:
[ \mathbf{f}_{\text{viscous}} = \mu \nabla^2 \mathbf{u} ] 其中 (\mu) 是动态粘度,(\nabla^2) 是拉普拉斯算子。 (注:这是对于常粘度 (\mu) 且满足不可压缩条件 (\nabla\cdot\mathbf{u}=0) 的情况的简化形式;更一般的形式是 (\nabla\cdot(2\mu \mathbf{S})),其中 (\mathbf{S}) 是应变率张量。)
其他体积力:
除了重力 (\rho \mathbf{g}),还可以加入其他体积力,如表面张力(在多相流中)、电磁力(在磁流体中)等,只需加到右边即可。
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