partikelbaserade

Partikelbaserade (particle-based) modeller beskriver ett system som en samling diskreta partiklar, där varje partikel har egenskaper som position, hastighet, massa och ibland orientering. Systemet beskrivs genom direkta interaktioner mellan partiklarna snarare än som kontinuerliga fält. Detta gör att partikelbaserade metoder naturligt fångar heterogenitet, komplexa gränssnitt och dynamik i icke-jämviktsförhållanden.

Användningsområden är breda. Inom fysik och kemi används till exempel molekylär dynamik (MD), Brownsk dynamik och diskreta elementmetoden (DEM). Inom vätskedynamik och datorgrafik används smidning av partiklar (SPH) samt olika partikelsystem för visuella effekter. Inom astrofysik används N-kropps-simuleringar. Inom materialvetenskap studeras granularitet och kolloidala system via partikelbaserade modeller.

Arbetsflöde: definiera partiklarnas initialtillstånd, välj lämpliga interaktionskrafter eller potentialer, sätt gränser och temperatur, samt bestäm tidssteg och integrator. Kör simuleringen och analysera resultat som partikelbanor, energi och struktur.

Fördelar och utmaningar: metoderna kan hantera komplexa geometrier och gränssnitt samt icke-jämviktsdynamik, men är ofta beräkningskrävande och känsliga för val av parametrar och initialvillkor. Validering mot experimentella data är viktig för reproducerbarhet och tillförlitlighet.

Relation till andra modeller: ofta används multiskalmodeller där partikelbaserade metoder kopplas till kontinua beskrivningar via multiskalering eller coarse-graining. Se även: molekylär dynamik, SPH, DEM, N-kropps-simuleringar.