El método semiimplícito de partículas en movimiento ( MPS ) es un método computacional para la simulación de flujos de superficie libre incompresibles . Es un método macroscópico de partículas deterministas (método sin malla de Lagrangian ) desarrollado por Koshizuka y Oka (1996).
El método MPS se utiliza para resolver las ecuaciones de Navier-Stokes en un marco de Lagrange. Se aplica un método de paso fraccionario que consiste en dividir cada paso de tiempo en dos pasos de predicción y corrección. El fluido se representa con partículas, y el movimiento de cada partícula se calcula en función de las interacciones con las partículas vecinas mediante una función kernel. [1] [2] [3] El método MPS es similar al método SPH ( hidrodinámica de partículas suavizadas ) (Gingold y Monaghan, 1977; Lucy, 1977) en que ambos métodos proporcionan aproximaciones a la forma fuerte de las ecuaciones diferenciales parciales. (EDP) sobre la base de interpolantes integrales. Sin embargo, el método MPS aplica un operador diferencial simplificadomodelos basados únicamente en un proceso de promedio ponderado local sin tomar el gradiente de una función kernel. Además, el proceso de solución del método MPS difiere del método SPH original, ya que las soluciones de las PDE se obtienen a través de un proceso de corrección de predicción semiimplícito en lugar del proceso totalmente explícito del método SPH original.
En los últimos años, el método MPS se ha aplicado en una amplia gama de aplicaciones de ingeniería, incluida la ingeniería nuclear (p. ej ., Koshizuka et al., 1999 ; Koshizuka y Oka, 2001; Xie et al., 2005 ), ingeniería costera (p. ej ., Gotoh et al., 2005). al., 2005 ; Gotoh y Sakai, 2006 ), Hidráulica ambiental (por ejemplo , Shakibaeina y Jin, 2009 ; Nabian y Farhadi, 2016 ), Ingeniería oceánica ( Shibata y Koshizuka, 2007 ; Sueyoshi et al., 2008 ), Ingeniería estructural (por ejemplo Chikazawa et al., 2001 ), ingeniería mecánica (p. ej ., Heo et al., 2002 ; Sun et al., 2009), bioingeniería (por ejemplo, Tsubota et al., 2006 ) e ingeniería química (por ejemplo, Sun et al., 2009 ).
Se han propuesto versiones mejoradas del método MPS para mejorar la estabilidad numérica (por ejemplo , Koshizuka et al., 1998 ; Zhang et al., 2005 ; Ataie-Ashtiani y Farhadi, 2006 ; Shakibaeina y Jin, 2009 ; Jandaghian y Shakibaeinia, 2020 ), conservación del impulso (p. ej., MPS hamiltoniano de Suzuki et al., 2007 ; MPS corregido de Khayyer y Gotoh, 2008 ; MPS mejorado de Jandaghian y Shakibaeinia, 2020 ), conservación de la energía mecánica (p. ej., MPS hamiltoniano de Suzuki et al., 2007 ), presión cálculo (por ejemplo , Khayyer y Gotoh, 2009 , Kondo y Koshizuka, 2010 ,Khayyer y Gotoh, 2010 ), y para la simulación de flujos multifásicos y granulares ( Nabian y Farhadi 2016 ).