fluid integration

概述

fluid_integration定义并实现了弱可压流体（WCSPH）的两阶段时间推进算子：第一半步（动量/压力力）与第二半步（连续性/密度）。 fluid_integration.h声明类与模板类型，fluid_integration.hpp提供具体实现。

辅助类

DataDelegateContact：定义在base_particle_dynamics.h。接受BaseContactRelation对象作为构造函数参数。具有contact_relation_成员，提取其所有接触对象、接触对象的粒子、接触对象的配置。

InteractionWithWall：定义在base_fluid_dynamics.h。类模板。继承于BaseInteractionType<DataDelegateContact>。接受BaseContactRelation对象contact_relation_作为构造函数参数。先用contact_relation_初始化基类。在构造函数体中，获取每一个contact body的base_material_，将其dynamic_cast为Solid类型对象，然后提取其平均速度、加速度、法方向、体积。

核心类与关系

• LocalDynamics（来自 base_local_dynamics.h）

  • 所有局部动力学的基类，持有SPHBody与粒子变量访问接口。

• FluidInitialCondition : LocalDynamics

  • 用于初始化流体粒子的 Position、Velocity。

• ContinuumVolumeUpdate : LocalDynamics

  • 根据质量和密度更新体积 Vol = Mass / rho。

• BaseIntegration<DataDelegationType> : LocalDynamics, DataDelegationType

  • 通用基类，绑定关系（Inner/Contact），抓取/注册通用状态：

    • Vol, rho, mass, p, drho_dt, pos, vel, force, force_prior

    • 引用材料 Fluid。

• 模板Integration1stHalf。第一半步（动量方程、压力梯度力、人工耗散），更新速度；同时半步更新位置与压力。可以指定是否要修正核函数。

  • 模板Integration1stHalf<Inner<>, RiemannSolverType, KernelCorrectionType>。使用核修正 correction_ 与 RiemannSolver 计算内邻域压力力。包括

    • 实例using Integration1stHalfInnerNoRiemann = Integration1stHalf<Inner<>, NoRiemannSolver, NoKernelCorrection>;

    • 实例using Integration1stHalfInnerRiemann = Integration1stHalf<Inner<>, AcousticRiemannSolver, NoKernelCorrection>;

    • 实例using Integration1stHalfCorrectionInnerRiemann = Integration1stHalf<Inner<>, AcousticRiemannSolver, LinearGradientCorrection>;

  • 模板Integration1stHalf<Contact<Wall>, RiemannSolverType, KernelCorrectionType>。继承于InteractionWithWall<BaseIntegration>。处理墙接触，基于墙面平均加速度与镜像压力 p_j_in_wall。

  • Integration1stHalf<Contact<>, RiemannSolverType, KernelCorrectionType>。处理与其它流体体的接触，逐接触体保存各自的 KernelCorrection 与 RiemannSolver。

  • 壁面+流体复合模板using Integration1stHalfWithWall = ComplexInteraction<Integration1stHalf<Inner<>, Contact<Wall>>, RiemannSolverType, KernelCorrectionType>;。有内部交互，也有流体与壁面交互。

    • 实例using Integration1stHalfWithWallNoRiemann = Integration1stHalfWithWall<NoRiemannSolver, NoKernelCorrection>;。

    • 实例using Integration1stHalfWithWallRiemann = Integration1stHalfWithWall<AcousticRiemannSolver, NoKernelCorrection>;。

    • 实例using Integration1stHalfCorrectionWithWallRiemann = Integration1stHalfWithWall<AcousticRiemannSolver, LinearGradientCorrection>;。

    • 实例using Integration1stHalfCorrectionForOpenBoundaryFlowWithWallRiemann = Integration1stHalfWithWall<AcousticRiemannSolver, LinearGradientCorrectionWithBulkScope>;。

  • 壁面+流体+多相实例MultiPhaseIntegration1stHalfWithWallRiemann = ComplexInteraction<Integration1stHalf<Inner<>, Contact<>, Contact<Wall>>, AcousticRiemannSolver, NoKernelCorrection>。有内部交互，也有流体与壁面交互，还包括多相之间的交互。

• 模板Integration2ndHalf。第二半步（连续性方程，速度散度引起的密度变化），更新密度；同时半步更新位置。不修正核函数。

  • 模板Integration2ndHalf<Inner<>, RiemannSolverType>。根据速度跳跃u_jump累积drho_dt与压力耗散力。

    • 实例using Integration2ndHalfInnerRiemann = Integration2ndHalf<Inner<>, AcousticRiemannSolver>;

    • 实例using Integration2ndHalfInnerNoRiemann = Integration2ndHalf<Inner<>, NoRiemannSolver>;

    • 实例using Integration2ndHalfInnerDissipativeRiemann = Integration2ndHalf<Inner<>, DissipativeRiemannSolver>;

  • 模板Integration2ndHalf<Contact<Wall>, RiemannSolverType>。使用墙面平均速度与法向，镜像速度参与散度与耗散计算。

  • 模板Integration2ndHalf<Contact<>, RiemannSolverType>。与其它流体体的平均速度与速度跳跃计算drho_dt与耗散。

  • 壁面+流体复合模板using Integration2ndHalfWithWall = ComplexInteraction<Integration2ndHalf<Inner<>, Contact<Wall>>, RiemannSolverType>;。

    • 实例using Integration2ndHalfWithWallNoRiemann = Integration2ndHalfWithWall<NoRiemannSolver>;

    • 实例using Integration2ndHalfWithWallRiemann = Integration2ndHalfWithWall<AcousticRiemannSolver>;

  • 壁面+流体+多相实例using MultiPhaseIntegration2ndHalfWithWallRiemann = ComplexInteraction<Integration2ndHalf<Inner<>, Contact<>, Contact<Wall>>, AcousticRiemannSolver>;。