Современный обзор метода конечных элементов на частицах (PFEM)

Метод конечных элементов на частицах (PFEM) представляет собой мощный и надежный численный инструмент для моделирования мультифизических задач в областях с изменяющейся конфигурацией. PFEM использует лагранжев подход для автоматической идентификации и отслеживания границ раздела между различными материалами, включая границы раздела жидкость–жидкость, жидкость–твердое тело и свободные поверхности. Метод решает определяющие уравнения с помощью стандартного метода конечных элементов и устраняет проблемы искажения сетки посредством быстрой и эффективной процедуры перестроения сетки. Гибкость и надежность метода, а также его способность учитывать значительные топологические изменения расчетных областей объясняют его успешное применение для решения широкого круга промышленных и инженерных задач. В статье представлен расширенный обзор теории и приложений метода, а также инструменты, необходимые для понимания PFEM — от его основных концепций до более сложных приложений. Кроме того, целью работы является подтверждение гибкости и надежности PFEM в широком спектре инженерных приложений. Представляя преимущества и недостатки метода, данный обзор может служить отправной точкой для совершенствования технологии PFEM и расширения областей ее применения.