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一维水动力的SPH MATLAB代码-MSPH：用于流体动力学数值分析的代码

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简介：
MSPH是一款基于MATLAB开发的一维水动力SPH（光滑粒子流体动力学）模拟工具，旨在支持流体动力学问题的高效数值研究与教学应用。 该项目是我本科期间在巴西戈亚尼亚联邦大学（UFG）Joel Roberto Guimarães Vasco教授指导下进行的研究成果，使用了一种称为平滑粒子流体动力学(SPH)的方法来研究计算流体动力学(CFD)领域的新分支。该方法旨在通过基于粒子的建模方式为复杂问题提供解决方案，例如涉及大变形、几何形状复杂和自由表面的问题。 项目中包含一个用于一维问题处理的代码，并在草皮管内进行了冲击波实验模拟；同时还有另一个针对二维热传递于固体中的SPH代码。未来计划扩展这些代码以涵盖整个二维流体动力学情况，甚至包括三维案例的研究。 关于项目的具体信息，请查看主文件（mainSodTube.m或mainPlate.m）的注释部分，或者直接在个人电脑上克隆项目并使用MATLAB运行相关程序来观察研究结果。首个实验案例是模拟草皮管中的避震管情况，在此过程中记录了速度、密度、压力和内部能量等四个特性，并与理论分析的结果进行了对比。 下图展示了随时间变化的这些特性的观测数据：

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  • 一维水动力的SPH MATLAB代码-MSPH：用于流体动力学数值分析的代码
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    MSPH是一款基于MATLAB开发的一维水动力SPH（光滑粒子流体动力学）模拟工具，旨在支持流体动力学问题的高效数值研究与教学应用。 该项目是我本科期间在巴西戈亚尼亚联邦大学（UFG）Joel Roberto Guimarães Vasco教授指导下进行的研究成果，使用了一种称为平滑粒子流体动力学(SPH)的方法来研究计算流体动力学(CFD)领域的新分支。该方法旨在通过基于粒子的建模方式为复杂问题提供解决方案，例如涉及大变形、几何形状复杂和自由表面的问题。 项目中包含一个用于一维问题处理的代码，并在草皮管内进行了冲击波实验模拟；同时还有另一个针对二维热传递于固体中的SPH代码。未来计划扩展这些代码以涵盖整个二维流体动力学情况，甚至包括三维案例的研究。 关于项目的具体信息，请查看主文件（mainSodTube.m或mainPlate.m）的注释部分，或者直接在个人电脑上克隆项目并使用MATLAB运行相关程序来观察研究结果。首个实验案例是模拟草皮管中的避震管情况，在此过程中记录了速度、密度、压力和内部能量等四个特性，并与理论分析的结果进行了对比。 下图展示了随时间变化的这些特性的观测数据：
     
  • 一维河道的水动力模型-MATLAB代码
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    本项目提供了一套基于MATLAB开发的一维河道水动力模拟工具包。通过该工具包可以进行复杂水流条件下的数学建模与数值仿真，旨在为水资源管理、河流治理及水利工程设计等领域研究者和工程师提供便利的计算平台。 一维矩形河道水动力计算模型适用于简单河道流速和水深的计算。
     
  • MATLAB中的机械臂动力学分析代码
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    本段落提供了一个关于在MATLAB环境下进行机械臂动力学分析的代码介绍。该代码能够帮助用户理解和计算机械臂的动力学特性，包括但不限于运动学正逆解、动态方程求解等核心内容，适用于机器人技术的学习与研究工作。 机械臂动力学分析的MATLAB代码可以用于研究和实现复杂的机器人运动控制算法。这类代码通常包括了描述机械臂关节运动、计算力矩以及进行轨迹规划等功能模块。通过使用MATLAB，工程师能够模拟各种工作场景，并优化机械臂的设计与性能。
     
  • SPH（光滑粒子流体动力学）源程序
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    本源程序基于SPH方法，用于模拟和分析流体动力学问题，适用于学术研究与工程应用中的复杂流动现象仿真。 Dr. Liu 在《光滑粒子流体动力学--一种无网格方法》一书中提供的光滑粒子流体动力学（SPH）源程序采用Fortran语言编写，用于计算可压缩流体力学问题。
     
  • 一维分子动力学模拟的Python代码[定义].pdf
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    本PDF文档提供了关于使用Python进行一维分子动力学模拟的详细介绍和示例代码，旨在帮助读者理解和实现基础的分子动力学计算。 本段落档探讨了使用Python进行一维分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟的知识点。在MD模拟过程中，我们通常通过求解牛顿运动方程来追踪分子系统的动态行为。 1. **导入模块**： - `random`：用于生成随机数，例如粒子的初始速度。 - `math`：提供数学函数，如平方根等。 - `sys`：可能用于处理命令行参数或系统相关操作。 2. **主循环**（在`main`函数中）： - 初始化时间变量为0.0。 - 打开输出文件，包括坐标文件、温度文件和能量文件。 - 在MD的主要循环内，计算力，积分运动方程，并将当前的坐标、温度和能量打印到相应的文件中。同时更新时间。 3. **MD类**（`MD`对象）： - 包含系统的参数设置，如粒子数量、粒子间距以及一维盒尺寸等。 - 还定义了模拟步数、时间步长及其他相关的计算常量。 4. **力的计算**（`force`方法）： - 此处通常使用Lennard-Jones势或其他形式来确定粒子间的相互作用力。 5. **运动方程积分**（`integrate`方法）： - 使用Euler或更高级的方法，如Verlet算法，更新每个时间步内的粒子位置和速度。 6. **打印坐标**（`printcoords`方法）： - 将当前时刻的粒子坐标写入输出文件中，这种格式广泛用于MD模拟结果分析。 7. **温度与能量记录**： - 在每一个时间步骤结束时，将系统的温度及总能量记录到指定文件内。 8. **统计信息处理**（`statistics`方法）： - 计算平均值、标准差等统计数据，以便更好地理解系统的行为特征。 9. **输出文件关闭操作**： - 主循环结束后关闭所有打开的输出文件以确保数据完整性。 10. **Lennard-Jones势能截断处理**（如存在`ecut`参数）： - 该部分说明了如何在模拟中应用LJ势及其截断值，这是一种常见的用于描述分子间相互作用力的方法。 此Python脚本实现了基本的一维MD模拟过程，包括系统初始化、力的计算与积分步骤，并输出结果。它为理解分子动力学原理及学习使用Python进行科学计算提供了很好的实例。
     
  • sph-cpp：C++中的光滑粒子流体动力学实现
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    Sph-cpp是一款基于C++语言开发的开源软件，专门用于模拟和研究流体动力学问题。它采用先进的光滑粒子法(SPH)技术，提供高效、准确且灵活的计算方法，适用于学术研究与工程应用。 在C++中使用sph-cpp实现平滑粒子流体动力学的代码可以通过make编译，并从build目录运行可执行文件`./ray`。该程序支持以下可选参数： - `-p`: 刚度设置 - `-s`: 表面张力设定 - `-u`: 动态粘性调整 - `-r`: 粒子半径指定 - `-f`: 平滑因子配置 - `-m`: 粒子质量定义 - `-d`: 密度参数设置 - `-n`: 粒子数量设定 - `-q`: 粒子生成速率 热键功能包括： - `r`：重置相机视角。 - `o`：切换OpenGL模式（非光线追踪球体）。 - `d`：开启或关闭延迟渲染。此选项对于表面分裂处理是必需的。
     
  • 磁流体动力学数值模拟
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    磁流体动力学数值模拟研究涉及使用计算机程序来解决描述导电流体在磁场中的运动方程。这种方法对于理解太阳物理、地球物理现象及工程应用至关重要。 这是一份很好的模拟课件，非常适合新手学习和使用！这份资料来自中国科学技术大学。
     
  • Maelstrom: 一个用于磁流体动力学数值模拟的Python工具
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    Maelstrom是一款专为磁流体动力学研究设计的Python工具，它提供了一系列高效算法和数据结构来支持复杂的数值模拟。 Maelstrom是一种数值软件工具，用于解决圆柱坐标系中的磁流体动力学问题。它包括热方程的时间积分器、Navier-Stokes方程的时间积分器以及Maxwell方程的固定解算器，每个方程式都在圆柱坐标系中进行求解。
     
  • 一维河道水流动力学模型.zip
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    本资料提供了一种用于模拟和分析一维河道水流的动力学模型，包括水位、流速及河流形态变化等关键参数。适合研究与工程应用。 使用MATLAB编程对一维常规河道进行水动力学建模，并对圣维南方程组采用Preissmann离散方法。在给定边界条件后，可以计算出各时刻的水位和流量值。
     
  • 基于MATLAB的动力学参数辨识代码
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    本项目提供了一套利用MATLAB进行动力学系统参数辨识的代码。通过实验数据优化模型参数，适用于机械、航空航天等领域的动力学分析与仿真研究。 Matlab实现的动力学参数辨识代码具有很高的参考价值。