基于密度感知的自适应并行PBF流体模拟方法
Density-aware adaptive parallel pbf fluid simulation method
华东交通大学 信息与软件工程学院, 南昌 330013
摘要
针对传统基于位置的流体动力学方法(PBF)中固定光滑长度导致的插值误差与计算效率瓶颈问题，提出一种基于密度感知的自适应光滑长度模型，并实现了其在图形处理器(GPU)上的全流程并行加速。该模型融合局部粒子邻居数量与密度误差两项关键指标，动态调整各粒子的光滑长度，有效缓解了稀疏区域因插值不足导致的表面失真及稠密区域因计算冗余导致的性能下降。为解决动态光滑长度带来的邻居搜索不对称性，设计了基于最大光滑长度的对称性处理机制与高效的空间哈希邻居搜索算法。在溃坝、液滴下落等多种场景下的实验结果表明，所提方法在保持数值稳定性的同时，显著提升了计算效率：在300，592粒子的液滴下落场景中，最优策略相比中央处理器(CPU)串行实现可获得最高91.91倍的加速比，在407，885粒子的溃坝场景中最高加速比可达79.51倍，且粒子邻居数量的方差显著降低，系统稳定性更优。
基金项目
国家自然科学基金资助项目(62162027)
江西省高校人文社会科学研究项目(JC24205)
华东交通大学创新创业教育研究课题(24hjct18)
大学生创新创业训练计划项目(202510404021)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2025.11.0485
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2026年第43卷 第8期
发布历史
[2026-04-09] 优先出版
引用本文
邹长军, 李希润, 牟渊金, 等. 基于密度感知的自适应并行PBF流体模拟方法 [J]. 计算机应用研究, 2026, 43 (8). (2026-04-30). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2025.11.0485. (Zou Changjun, Li Xirun, Mou Yuanjin, et al. Density-aware adaptive parallel pbf fluid simulation method [J]. Application Research of Computers, 2026, 43 (8). (2026-04-30). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2025.11.0485. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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