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龍圖騰網恭喜北京航空航天大學申請的專利基于隱式粒子插值的格子玻爾茲曼流體動畫仿真方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN117475040B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202311301157.3，技術領域涉及：G06F17/00；該發明授權基于隱式粒子插值的格子玻爾茲曼流體動畫仿真方法是由高陽;曲清越;郝愛民;孫大琨設計研發完成，并于2023-10-09向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于隱式粒子插值的格子玻爾茲曼流體動畫仿真方法在說明書摘要公布了：本公開的實施例公開了基于隱式粒子插值的格子玻爾茲曼流體動畫仿真方法。該方法的一具體實施方式包括：控制網格集合中的各個網格執行碰撞操作，以及確定碰撞后的分布函數；根據網格集合中每個網格包括的網格信息，對網格集合對應的界面進行移動；對于網格集合中的每個網格，執行如下處理步驟：對網格執行分布函數的流動，以生成函數流動量，以及根據函數流動量，確定網格質量流動量；更新網格上每個粒子的速度；對于更新速度后的每個粒子，對粒子的位置進行更新；根據目標區域，對網格集合中的各個網格進行粒子重采樣處理。該實施方式減少了計算流體仿真的時間。

本發明授權基于隱式粒子插值的格子玻爾茲曼流體動畫仿真方法在權利要求書中公布了：1.一種基于隱式粒子插值的格子玻爾茲曼流體動畫仿真方法，包括：控制網格集合中的各個網格執行碰撞操作，以及確定碰撞后的分布函數；根據所述網格集合中每個網格包括的網格信息，對所述網格集合對應的界面進行移動；對于所述網格集合中的每個網格，執行如下處理步驟：對所述網格執行分布函數的流動，以生成函數流動量，以及根據所述函數流動量，確定網格質量流動量，其中，通過以下公式執行分布函數的流動：fix+ciΔt,t+Δt＝f′ix,t，其中，fi′為碰撞后的分布函數，X為網格位置，t為當前時間，ci為格子模型的單位化離散速度，fi為分布函數；通過以下公式確定網格質量流動量： 其中，為i的反方向，ε為體積分數，Δm為質量變化量，Δmi為i方向的質量變化量，ci為格子模型的單位化離散速度，所述網格的總質量，由每一方向的質量變化量計算得到：mx,t+△t＝mx,t+ΣΔmix,t+△t由于空氣網格的分布函數fi＝0，所以，來自空氣網格方向的分布函數需要被重建，為平衡界面兩側的力，來自界面法線方向的力也應該被重建，重建的分布函數的計算方式為： 其中，ρA＝1，為空氣的密度，X為網格位置，t為當前時間，fieq為平衡態分布函數，u為速度，為i的反方向，fi′為碰撞后的分布函數，fi為分布函數，法線方向滿足： 其中，j為三維空間中長度維度的位置，k為三維空間中寬度方向的位置，l為三維空間中高度維度的位置，為i的反方向；更新所述網格上每個粒子的速度，其中，使用三線性插值，將存儲在網格上的速度和速度增量傳輸給粒子： 其中，uv為存儲在網格上的速度，Xv為網格位置，XO為粒子位置，uO為粒子速度，網格變量存儲在網格的中心點，d為微分符號，S為三線性插值函數，O為第O個粒子，v為第v個網格，這里，只有流體網格和界面網格存在有效的速度，所以界面附近的粒子在插值時會存在欠采樣的問題，因此，需對界面網格的速度外推一層，即臨近界面網格的一層空氣網格的速度，與其相鄰的界面網格的速度相等；更新粒子的速度： 其中，α用來控制耗散度，為從網格插值得到的速度，為從網格插值得到的速度增量，PIC和FLIP分別為不同的模擬方法；對于更新速度后的每個粒子，對所述粒子的位置進行更新；根據目標區域，對所述網格集合中的各個網格進行粒子重采樣處理；其中，所述根據目標區域，對所述網格集合中的各個網格進行粒子重采樣處理，包括：響應于所述目標區域表征流體區域，執行如下第一重采樣步驟：對所述網格集合中滿足第一填充條件的至少一個網格進行粒子填充處理，其中，所述第一填充條件是網格上的粒子數量小于預設粒子數量，在執行碰撞操作之前，每個網格被填充Y個粒子，每個粒子的體積εo＝1Y，對于每個流體網格，響應于粒子數少于εεo，則將粒子數量補充至εεo，補充的粒子的速度等于該網格中其他粒子的平均速度，如果填充前網格沒有粒子，則通過三線性插值得到初始速度；對所述網格集合中滿足預設去除條件的至少一個網格上的粒子去除至預設粒子數量，其中，所述預設去除條件是網格上的粒子數量大于預設去除數量閾值，且所述網格不為界面網格，所述預設去除數量閾值是預先設定的網格上的粒子的最大值；響應于所述目標區域表征窄帶區域，執行如下第二重采樣步驟：初始化所述網格的水平集場，其中，初始化后的水平集場φ通過下式表示： 初始化所述網格的標量場，其中，標量場L表征網格的層次，令界面網格L＝0，定義位置為x1和X2的2個網格相鄰的條件為它們的歐氏距離等于1，即|x1-x2|＝1，計算剩余網格的L，如果一個網格和上一層的網格相鄰，那么其層次：LLlast+S，其中，對于流體網格，s＝-1，對于空氣網格，s＝1，為了滿足窄帶方案的需求，計算至r+2層，其中，r為窄帶寬度，剩余網格的層次為L＝s·r+3，last為上一層網格，Llast為上一層網格的標量場；從所述網格集合中選取出滿足預設網格條件的各個網格作為目標網格集合；根據所述目標網格集合，確定水平集值，其中，通過以下公式確定水平集值： 其中，為上一層網格的水平集值的平均值；根據所述水平集值，對所述網格集合中的各個網格進行第二重采樣處理，其中，在預設區域范圍內對所述網格集合中滿足第一填充條件的至少一個網格進行粒子填充處理，所述預設區域范圍是-1.0＜φ＜-r，并在預設區域范圍內對所述網格集合中滿足預設去除條件的至少一個網格上的粒子去除至預設粒子數量，每個粒子的水平集值φi通過三線性插值網格上的水平集場φ獲得。

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