道路交通的流体物理模型与粒子仿真方法

作者:崔曼; 薛惠锋; 陈福振; 卜凡彪

摘要:针对受多种因素影响的复杂道路交通系统问题,基于颗粒动力学理论,结合传统的Lighthill-WhithamRichards物理模型,建立道路交通系统的流体物理模型,采用无网格粒子与网格相结合的方法进行数值仿真,并应用于典型道路交通问题的求解.在新模型中,将车辆比拟为硬颗粒,车辆的跟车比拟为颗粒间的碰撞相互作用,已知道路情况对驾驶员操作车辆的影响比拟为流-粒两相系统中的外部流体驱动力作用,不同车道间车辆的影响比拟为颗粒间的黏性作用,从而在颗粒动力学理论的基础上,推导建立了道路交通系统拟流体模型;引入光滑离散颗粒流体动力学(SDPH)对车辆系统模型进行离散,建立"SDPH车辆"与真实车辆之间的一一对应关系,再结合有限体积方法,对道路交通构建的双流体模型进行求解,建立求解交通流体物理模型的新型仿真方法.最后,采用所建立的模型和方法对车辆汇入以及机非混合对交通系统的影响过程进行了数值仿真,所得结果与实测值符合较好,表明新的模型和方法有效性好、可靠性高,为道路交通问题的解决提供了一条全新的途径.

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关键词:
  • 道路交通问题
  • 颗粒动力学
  • 粒子法
  • 流体物理模型

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期刊名称:物理学报

期刊级别:SCI期刊

期刊人气:8853

杂志介绍:
主管单位:中国科学院
主办单位:中国物理学会;中国科学院物理研究所
出版地方:北京
快捷分类:教育
国际刊号:1000-3290
国内刊号:11-1958/O4
邮发代号:2-425
创刊时间:1933
发行周期:半月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:1.04
综合影响因子:0.79