Részecskealapú

Részecskealapú megközelítés egy olyan számítási keret, amely egy összetett rendszert diszkrét részecskék összességeként modellez. Minden részecskének van tömege, helyzete, sebessége és egyéb tulajdonságai, és a részecskék közötti kölcsönhatásokat potenciál- vagy erőfüggvények írják le. A mozgást általában Newton törvényei alapján írják fel, és időben numerikus integrációval, például Verlet-integrációval vagy más módszerekkel számítják ki.

Különféle eljárások tartoznak ide: például a simított részecske dinamika (SPH) folyadékok és kétfázisú rendszerek modellezésére; molekuláris dinamika az anyagtudományi és biológiai rendszerek atomos szintű vizsgálatához; N-teszt vagy N-body számítások gravitációs vagy más hosszú távú kölcsönhatásokkal bíró rendszerek esetén. Ezeket a megközelítéseket széles körben alkalmazzák továbbá számítógépes grafikában részecskerendszerek vizualizációjára, granuláris anyagok modellezésére és más összetett jelenségek szimulációjára is.

Előnyei közé tartozik a komplex határfelületek és nagy deformációk természetes kezelése, a folyamatok helyi kölcsönhatásokon alapuló leírása és a számítások könnyebb párhuzamosíthatósága. Ugyanakkor hátrányai közé tartozik a magas számítási költség, a statisztikai zaj és a szükséges paraméterezés vagy kalibráció; gyakran alkalmaznak koarsítási vagy multiscale technikákat a makroszkopikus viselkedés és a mikroszintű kölcsönhatások összekapcsolására.

Összegzésként a részecskealapú megközelítés a rendszereket diszkrét részecskékké bontva írja le, lehetővé téve a bonyolult kölcsönhatások és dinamikák természetes megjelenítését, de a pontosság és a számítási erőforrások közötti egyensúly megkívánja gondos modell- és paraméterezést.