Simversus X PeriDyno：云端的SPH流体仿真

在传统流体仿真领域，工程师们常常面临一个两难抉择：

要么忍受网格划分的繁琐，要么放弃精度妥协于效率

而光滑粒子流体动力学法（Smoothed Particle Hydrodynamics， 缩写SPH）的出现，如同为流体仿真打开了一扇新窗。这项起源于天体物理研究的技术，用“以粒子代替网格”的颠覆性思维，将流体离散为相互作用的智能粒子群，打破了传统网格方法对复杂边界处理棘手的困局。

如今，随着 云境智仿 与 PeriDyno(泛动引擎) 的深度耦合，这项“实验室级”技术正走出学术论文，迈向云端，成为工程师触手可及的敏捷验证工具。

    案例1：管道流动仿真

场景描述：本案例基于SPH算法，对流体自管道入口流入、经弯曲流道传输并最终冲击地面的全流程进行数值模拟。

通过对该过程的仿真，可以较完整地得到管道内流速变化、流体旋转与螺旋流、自由落体、地面冲击与飞溅等复杂物理现象。这些现象的模拟结果，可以为设计管道输送系统和研究水力冲击特性等场景提供重要参考。

    案例2：水箱泄露仿真

场景描述：本案例模拟了有一定水位的流体在重力作用下，从带孔水箱中泄漏的流动过程。

通过对该过程的SPH仿真，可以较完整地得到水流喷射、自由表面变化、水流收缩等复杂物理现象。该仿真结果可以为研究水箱泄漏机理、优化水箱结构设计，以及预防类似流体泄漏问题提供重要的参考依据。

    案例3：溃坝现象仿真

场景描述：本案例仿真有一定水位高度的流体在坝体失效后漫延至下游区域，以及流经柱体障碍物时的流动过程。

通过对溃坝流动的SPH数值模拟，较完整地得到水流与壁面相互作用而产生的水花飞溅、融合、水流反弹、自由表面变化以及近壁面处水流的剧烈变形等多种复杂的物理现象。可为水利工程灾害评估、防洪设计等提供直观且可靠的参考依据。

案例1：管道流动仿真

案例2：水箱泄露仿真

 SPH法相比于其它方法所具有的优势: 

1. 相比于欧拉网格法，SPH很容易实现材料边界的准确划分。这不仅可以生动模拟流体复杂多变的运动细节，也使得SPH法非常适于模拟不同材料之间的耦合。

2. 相比于欧拉网格法与粒子网格混合法，SPH法的理论推演与编程实现较为简单直观，因此便于推广和使用，也易于与其它方法结合作为改善其它模拟方法的技术手段。

3. SPH法作为无网格拉格朗日方法，能够有效地保证材料的质量守恒特性，理论上不会发生类似于欧拉网格法中的质量丢失问题，而且基于 SPH 法的流体的对流计算过程也不会引入类似于欧拉网格法与粒子网格混合法中的数值粘性。

4. 相比于其它方法，SPH法是一种适用性很广的方法。它不仅可以模拟流体，也能够模拟弹塑性固体、 沙子、雪、海绵、磁流体等材料，以及模拟不同材料之间的耦合、热传导、相变、溶解扩散等过程，因此使用 SPH法易于构建多材料、多过程的统一物理仿真引擎。

    PeriDyno泛动引擎简介

PeriDyno（泛动引擎）是一个基于CPU/GPU混合架构实现的实时物理仿真引擎，由中国科学院软件研究所团队开发。PeriDyno旨在解决通用物理仿真任务的增量开发、集成与模块复用难题，实现端云协同环境一套仿真计算代码零成本迁移、多平台复用等目标。

目前，PeriDyno支持模拟布料、刚体、柔性体、铰链、高度场、流体、弹性体和断裂等典型物理仿真场景，同时支持多物理场耦合仿真，具备良好的扩展性，其采用GPU并行计算技术，在工业CAE（如汽车碰撞测试）、医学模拟（手术训练）、元宇宙交互等领域实现高精度物理反馈，同时通过开源生态和模块化设计降低开发门槛，助力国产仿真技术生态与工业软件自主化发展。

如果您想进一步了解SPH方法或云境智仿的其他产品，不用犹豫，请随时联系我们。