硬球/软球模型,事驱/时驱,还有deterministic和stochastic碰撞的区别



  • 我原以为硬球和软球的区别就是,硬球只考虑碰撞的速度变化不考虑形变等参数,而软球是考虑的。现在才知道他们更主要的区别是,硬球是事驱,而软球是时驱。然后我的问题是:

    1. 在通常的模拟中,都是通过每个时间步来计算颗粒位置和速度,这应该就是所谓的时驱计算吧?这样的话,事驱的模型是怎么应用到这样的时驱模拟中呢?

    2. 想问问这句话对不对:颗粒的deterministic碰撞是事驱,stochastic碰撞是时驱?

    3. 最后想问问openfoam中的pairCollision, 是属于deterministic碰撞的一种吗?

    最近被这几个概念弄得非常迷糊,也找不到很权威的能看懂的概念,所以想问一问论坛里的前辈们,可能我的理解完全不对,请纠正


  • 版主 副教授

    硬球和软球的时驱事驱不是硬定义的。
    硬球的碰撞,在电光火石之间,一下就完成,没有余地。随便挑一个时刻,发生了就是发生了,没发生就是没法生,不会存在某个时刻,“正在碰撞”。

    软件的碰撞是个过程,碰~变扁~弹开,这个过程需要时间。

    硬球碰撞是个事件,要么发生要么没发生,软件碰撞是个过程,需要时间去衡量每次碰撞是否完成。
    所谓的事驱和时驱。

    看看碰撞的数学模型怎么来的,用了什么假设,这种假设是否与时驱事驱相容,就知道是时驱还是事驱了

    这也是我自己的理解:chigua:



  • 个人理解是,
    deterministic 和 stochastic 考虑的是particle tracking。
    deterministic 是在整个domain中计算每2个的pair的关系,会不会碰撞,所以当parcel比较多的时候,计算量极大。
    stochastic是考虑的概率问题,在同一个cell中两个parcel碰撞的概率,符合某个条件的即认为会发生碰撞。

    软球/硬球模型更多的考虑的是collision outcome
    是否存在动能、动量损失,碰撞是否产生形变,角动量 etc。。
    比如胡克定律在考虑损失多少能量,以及碰撞后的速度变化等



  • 非常感谢楼上两位的耐心回复,所以是不是可以认为:
    (1)deterministic就是接近于真实的碰撞情况(虽然只考虑一个pair两个球的碰撞,而真实中可能还有三个球四个球的碰撞),只要初始条件一样,不论模拟多少次,出来的结果都是一样的;
    (2)而stochastic就是随机性的,哪怕初始条件一样,每次模拟出来的结果都是不一样的?

    另外这个事驱和时驱的概念还是不太理解,拿事驱碰撞来说,比如有三个独立的碰撞,分别发生在1.4s,2.0s 和 3.3s,如果我是用固定时间步dt=1.0s进行模拟,那岂不是只能捕捉到第二个发生在2.0s的碰撞,其他两个时间点的碰撞就被错过了?



  • @zhangxc0223
    Hi
    因为并没有做deterministic的模拟,所以code也基本没看过。。
    stochastic collision 在计算collision probablity的时候是有限制的,具体你可以看一下O‘roucke的论文。具体是怎么定义的,怎么得到一个non-dimensional collision probablity的,还有如何决定这两个parcel发生了碰撞。

    虽然碰撞在这个instantaneously 随机的,但是在统计学上,比如你有1M次碰撞的话,总的碰撞的结果就是相似的。
    这也就是为什么stochastic碰撞会比deterministic相对来说’便宜'的原因,通过统计学的方法达到相似的碰撞结果,但是不需要追踪所有的parcel。

    lagnrangian maxCo 存在的意义,个人认为,在一定程度上可以理解为再一次离散了每个euler time step,所以maxCo一定程度上决定了每个lagrangian time step的大小,和Euler 的Co 定义是相似的。

    碰撞是不会被错过的,因为deterministic理论上来说是追踪所有的parcel,所以下一步这个parcel会在哪,走的路径应该也是计算的,所以不会存在错过的,stochastic collision 会计算两个parcel的碰撞概率,当概率很高的时候,也是不会错过的,而且就算是这次错过了,在茫茫parcel海中,总会碰到的。。统计学上是不会错过的

    以上仅为个人理解


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