最优输运有限粒子法用于质量扩散
摘要：一种基于时间离散的增量变分原理的无速度有限粒子方法被用于具有质量传输问题中，该方法结合了熵和由Wasserstein度量所测量的粒子传输的成本。增量泛函进一步在有限粒子空间上离散化，即每个粒子都具有固定宽度和固定质量。粒子的运动由传输成本和最大熵之间的竞争来控制。传输成本旨在使粒子保持固定，而最大熵旨在使粒子扩散以增加系统的熵。我们展示了如何通过最小化增量泛函来通过变分原理来确定粒子的最佳宽度。利用这个变分原理，我们推导出粒子宽度、粒子数和域大小之间的最佳尺度关系。我们还讨论了包括利用粒子配置的高斯衰减和快速最近邻搜索加速对扩散力计算的实施问题。通过一个关于质量注入球体的测试问题，我们展示了有限粒子方法的鲁棒性和多功能性。测试结果表明，该方法在任何空间维度上都具有网格特性，能够重新分配质量粒子并跟踪它们在时间上的演化，能够仅基于距离函数满足一般域的通量边界条件，并具有鲁棒的收敛特性。
作者：Anna Pandolfi, Laurent Stainier and Michael Ortiz
论文ID：2305.05315
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-05-10