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新无格弱可压缩SPH数值算法及应用扩展董祥伟9787030692917
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《博士后文库》序言序前言章 绪论 11.1 数值模拟概述 11.2 网格方法及其局限 21.3 弱可压缩SPH方法 41.4 SPH方法的数值模拟应用 51.4.1 自由表面流动 51.4.2 流固耦合 61.4.3 多相流 71.4.4 表面张力和毛细现象 81.5 本书内容梳理 91.5.1 物理现象和工程问题 101.5.2 本书主要脉络 12参考文献 13第2章 SPH方法基础理论 182.1 引言 182.2 连续介质控制方程 19. 数值近似原理 20..1 核近似和粒子近似 20..2 矢量函数散度的粒子近似 22.. 标量函数梯度的粒子近似 2.4 光滑函数和光滑长度 242.4.1 常用的光滑函数 242.4.2 光滑长度 252.5 控制方程的离散化 272.5.1 质量守恒方程 272.5.2 动量守恒方程 272.6 状态方程和人工声速 292.6.1 状态方程 292.6.2 人工声速值的预估 312.7 数值近似精度分析 332.7.1 核近似的一致 342.7.2 粒子近似的一致 342.8 数值精度的改进方法 362.8.1 修正的光滑粒子法(CSPH格式) 362.8.2 有限粒子法 372.8.3 修正的光滑粒子法和有限粒子法的对比分析 382.8.4 密度场重新初始化 452.8.5 核梯度修正 462.9 边界处理 482.9.1 固壁边界 482.9.2 周期边界 522.10 时间积分格式 542.10.1 蛙跳法 542.10.2 预测校正法 54本章小结 55参考文献 55第3章 多相界面流动的数值算法 573.1 引言 573.2 两相流模型及算法 583.2.1 控制方程及状态方程 583.2.2 离散方程及数值技术 613.. 时间积分格式及算法流程 643.2.4 模型验与结果分析 653.3 三相流方程的调整 713.3.1 状态方程和界面张力 713.3.2 模型验与结果分析 733.4 气-液-固接触角算法 763.4.1 模型描述 773.4.2 气液固三相接触点 783.4.3 虚拟界面构建 803.4.4 接触点的确定 823.4.5 模型验与结果分析 83本章小结 98参考文献 98第4章 自由液面的表面张力算法 994.1 引言 994.2 基本方程 994.3 表面张力算法 1014.3.1 相间作用力模型介绍 1014.3.2 连续表面力模型 1054.3.3 表面粒子的鉴定 1064.3.4 表面曲率和法向量的计算 1084.3.5 表面张力模型验 1094.4 液滴冲击固壁和液面 1114.4.1 液滴冲击固壁 1114.4.2 液滴冲击液面 1144.5 液滴冲击弹基底建模 1164.5.1 控制方程 1174.5.2 离散方程 1184.5.3 接触算法 1204.5.4 时间积分格式及算法流程 1204.5.5 计算结果分析 1224.6 液滴冲击粗糙基底 1294.6.1 问题描述 1294.6.2 模型描述 1304.6.3 液滴的铺展及回弹过程 1324.6.4 液滴的刺穿行为分析 135本章小结 138参考文献 138第5章 颗粒冲击损伤问题的数值算法 1405.1 引言 1405.2 影响因素及参数定义 1405.2.1 影响因素 1405.2.2 颗粒碰撞设 415.. 颗粒运动参数及方位角 1425.3 颗粒运动方程 1435.3.1 运动方程 1435.3.2 颗粒建模 1445.3.3 颗粒形状描述 1455.4 材料本构模型 1485.4.1 延材料 1485.4.2 脆材料 1505.5 弹塑固体SPH方程 1525.5.1 控制方程 1525.5.2 本构模型的实施 1535.5.3 数值求解流程 1545.5.4 结果与讨论 1565.6 粒子分裂及动态细化算法 1595.6.1 概述 1595.6.2 粒子分裂准则 1595.6.3 粒子分裂模式 1605.6.4 误差分析 1615.6.5 分裂粒子的变量赋值 1625.6.6 结果与讨论 1625.7 多颗粒重复冲击 1675.7.1 多颗粒冲击算法流程 1675.7.2 不同形状颗粒的冲蚀特对比 1705.8 颗粒冲击实验及模型验 1755.8.1 实验装置及参数 1755.8.2 结果对比与分析 177本章小结 180第6章 颗粒-流耦合冲蚀模型和算法 1826.1 引言 1826.2 磨料颗粒的建模 1836.2.1 颗粒的碰撞过程 1836.2.2 磨料颗粒模型 1856.. 特征参数 1866.2.4 颗粒形状 1866.3 耦合模型建立及求解 1896.3.1 水流流体控制方程 1906.3.2 靶体的控制方程 1916.3.3 颗粒的运动方程 1916.3.4 颗粒分布随机算法 1936.3.5 流与靶体碰撞的接触算法 1966.3.6 耦合模型的求解 1986.4 计算结果与讨论 2016.4.1 纯颗粒冲击金属表面 2016.4.2 磨料水流切割脆材料 2046.4.3 磨料水流切割塑材料 2076.4.4 磨料水流切割塑和脆材料的对比 210本章小结 213第7章 数值算法的应用扩展 2147.1 油气水混合液的重力分离过程模拟 2147.1.1 两气泡上浮融合 2147.1.2 分散油滴沉降分离过程 2177.1.3 油水重力分离器模拟 2207.1.4 油气水三相流动 27.2 液滴冲击弹基底力学行为研究 2267.2.1 液滴冲击两端固定梁 2277.2.2 液滴冲击微悬臂梁 27.3 角型颗粒冲击延金属材料的冲蚀机理研究 7.3.1 冲击角和方位角的影响 7.3.2 冲击速度的影响 2427.3.3 颗粒的动能损失 2467.3.4 复杂形状角型颗粒冲击 2497.3.5 小结 2557.4 角型颗粒冲击脆材料的冲蚀机理研究 2567.4.1 实验与模拟结果对比 2567.4.2 表面裂纹和损伤凹坑 2577.4.3 影响因素分析 2617.5 磨料水流切割特研究 2667.5.1 磨料水流切割延材料 2667.5.2 磨料水流切割脆材料 2697.5.3 与实验结果对比 2707.6 面向水中问题的粒子搜索算法 2747.6.1 数值模型 2747.6.2 状态方程 2777.6.3 气液界面处理 2787.6.4 可变光滑长度 2787.6.5 计算结果及分析 2797.6.6 搜索算法优化 2857.7 喷丸颗粒冲击模拟及表面覆盖率预测 2927.7.1 概述 2927.7.2 数值模型 2927.7.3 单个弹丸冲击 2947.7.4 大量弹丸冲击 2987.8 浮体在波浪水槽中的运动行为分析 3077.8.1 概述 3077.8.2 基本方程 3077.8.3 数值水槽模型 3097.8.4 浮体在水槽中的运动分析 316本章小结 3第8章 计算机程序开发 3258.1 数值计算流程 3258.2 程序结构及变量定义 3268.3 粒子的搜索及配对 3288.3.1 粒子配对、存储及求和 3288.3.2 邻域粒子搜索 3308.4 计算实例及代码 3348.4.1 溃坝流动 3348.4.2 水弹耦合 340本章小结 344与本书相关的学术 346附录 349附录1 MLS密度重整化源代码 349附录2 LU分解的源代码 352附录3 核梯度修正源代码 356附录4 链表式搜索源代码 358编后记 361
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