各向異性離散元方法及顆粒物質高性能仿真研究

《各向異性離散元方法及顆粒物質高性能仿真研究》是依託華南理工大學，由何克晶擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：各向異性離散元方法及顆粒物質高性能仿真研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何克晶
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

各向異性顆粒在自然界中廣泛存在，並且在生命科學、力學、材料、建築、能源等領域發揮著越來越重要的作用。離散元法是仿真顆粒物質動力學過程和物理屬性的有效方法。但傳統的離散單元為球體，與非規則顆粒在形狀上存在一定的差異性，也不能較好地建模物理屬性上的各向異性。.本項目以非規則各向異性物體代替球體作為基本單元，研究各向異性離散元法，解決各向異性顆粒的動力學過程仿真問題。主要研究內容包括：各向異性物體建模、各向異性離散元的接觸力模型、各向異性離散元的互作用力計算方法以及在外部力場下厚享設的運動、接觸檢測方法和高性能並行計算方法、各向異性顆粒的動力學過程和隨機堆積屬性。研究範圍涉及理論與模型、方法研究與算法設計、高性能計算技術與原型系統研發。項目的主要目標是為各向異性及非規則物體的仿真提供新思路、新理論和新方法，為各向異性離散元法在上述領域的套用提供理論和技術支持。

結題摘要

各向異性物體在自然界中廣泛存在，並且講拘疊在生命科學、力學、材料、建築、能源等領域發揮著越來越重要的作用。類似於N體問題，離散元法採用計算的方式仿真多個物體在互作用力和外部力場下的動力學過程。 本項目利用理論研究，物理建模，並行計算仿真等多種方法，對N體問題和離散元法中的物體碰撞檢測方法和並行計算方法進提道翻嫌行了深入組套膠研究，解決各向異性物體的動力學過程仿真問題。 本項目建立了各向異性顆粒的離散元物理模型，得出了各向異性離散單元的互作用力高精度快速收斂計算方寒組盛茅法，研究了基於混合式包圍盒的碰撞檢測算法，並基於時空相關性進行主蒸了最佳化改進。針對計算量和數據量巨大的問題，本項目研究了N體問題的並行計算方法、雲計算環境下的資源管理、計算模式最佳化和數據存儲方法。本項目還構建了通用的高遙嫌汽性能大規模離散元仿真系統，仿真了顆粒物體的動力學過程並研究了相關的物理屬性。 通過本項目的研究，能夠加深科研界和工業界對N體問題和離散元法中的物體碰撞檢測方法和並行計算方法的理解，對大規模N體問題和離散元方法的計算仿真研究具有重要意義。