光滑粒子流体动力学

Smoothed Particle HydrodynamicsSPH进阶

把流体拆成大量粒子、用邻近粒子加权求和来计算运动的无网格仿真方法

光滑粒子流体动力学由 Gingold、Monaghan 和 Lucy 在 1977 年提出，最初用于天体物理中模拟星系和恒星形成。它不划分网格，而是把流体看成一群随流体一起运动的粒子（拉格朗日方法，即跟着物质点走）：每个粒子的密度、压力等物理量，由「光滑长度」范围内的邻近粒子按核函数加权求和得到，再据此算出受力、推进粒子。因为不需要网格，它天然适合自由液面、飞溅、倒水这类形状剧烈变化的流动，也被广泛用于计算机图形学和游戏里的流体效果。在具身智能里，要让机器人学倒水、舀液体时会用到它，例如 Genesis 仿真器就集成了 SPH 求解器。代价是粒子一多计算量很大，也不容易精确保持液体的不可压缩性。