光滑粒子流体动力学新方法及应用

　　光滑粒子流体动力学（SPH）方法是近年来兴起并逐渐得到广泛应用的一种数值模拟方法，对该方法进行研究具有很大的科学价值和实际意义。《光滑粒子流体动力学新方法及应用（精）》是论述SPH新方法及应用方面的一本专著，汇集了作者及其研究团队近20年来的研究成果和研究经验，系统阐述SPH方法基础理论、完全变光滑长度SPH方法、无网格局部间断伽辽金方法、SPH拉伸不稳定问题、SPH-FEM耦合算法、SDPH-FVM耦合算法、基于CSF模型的表面张力算法以及SPH方法固壁边界模型等一系列新方法、新模型的思想和实现途径，开拓了SPH方法在爆炸模拟、冲击动力学、水动力学、流体碰撞雾化问题以及铸造充型等新领域中的应用。《光滑粒子流体动力学新方法及应用》叙述力求简明扼要，重点突出。《光滑粒子流体动力学新方法及应用》所论述的方法和应用对于在计算流体力学和计算固体力学领域中进行机械、土木、动力、材料、水利、工程热物理和航空航天等专业研究的人员来说实用性较高，可作为高年级的本科生、研究生以及工程科学方面的研究人员和技术人员的参考用书或教材。

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序
前言
第1章 绪论
1．1 网格法的局限
1．2 无网格法的兴起
1．3 SPH方法的发展现状
1．4 SPH方法的局限和发展趋势
1．5 本书内容安排
参考文献
第2章 SPH方法基础理论
2．1 SPH的基本思想
2．2 积分插值理论
2．2．1 核函数插值
2．2．2 粒子近似
2．2．3 流体动力学的SPH公式
2．3 光滑核函数
2．4 邻近粒子搜索
2．5 SPH显式时间积分求解
2．6 多相黏性流SPH离散方法
2．6．1 黏性项公式
2．6．2 多相流SPH方程及状态方程
2．6．3 人工应力方法
2．6．4 多相黏性流SPH方程
2．7 自适应光滑粒子流体动力学
2．8 小结
参考文献
第3章 完全变光滑长度SPH方法
3．1 引言
3．2 完全变光滑长度SPH方程的建立及求解
3．2．1 密度方程
3．2．2 动量方程
3．2．3 能量方程
3．2．4 变光滑长度方程及方程组的求解
3．3 算例验证
3．3．1 Blast-Wave算例
3．3．2 Sjogreen算例
3．3．3 Shu-Osher算例
3．3．4 二维Sedov算例
3．4 小结
参考文献
第4章 无网格局部间断伽辽金方法
4．1 引言
4．2 一维守恒律问题的无网格局部间断伽辽金法
4．2．1 重叠间断伽辽金空间离散
4．2．2 时间积分格式
4．2．3 模拟流程
4．2．4 数值验证
4．3 求解激波问题的间断伽辽金型SPH方法
4．3．1 间断伽辽金的SPH离散方法的基本定义
4．3．2 动量方程的离散
4．3．3 能量方程的离散
4．3．4 Godunov-SPH-FCT格式
4．3．5 数值验证
4．4 小结
参考文献
第5章 SPH拉伸不稳定问题
5．1 引言
5．2 拉伸不稳定现象
5．2．1 速度小扰动稳定性测试法
5．2．2 一维SPH方程
5．2．3 速度小扰动稳定性测试
5．2．4 速度小扰动设置的讨论
5．3 SPH拉伸不稳定性分析
5．3．1 von Neumann稳定性分析方法
5．3．2 Swegle等的稳定性分析结论
5．3．3 蛙跳时间积分下的稳定性条件
5．3．4 两种动量方程离散形式下的稳定性
5．3．5 扰动波长对稳定性的影响
5．4 SPH拉伸不稳定性的几种解决办法
5．4．1 应力点法
5．4．2 拉格朗日核函数法
5．4．3 守恒光滑法
5．4．4 修正光滑粒子法
5．4．5 人工应力法
5．5 小结
参考文献
附录
第6章 SPH-FEM耦合算法
6．1 引言
6．2 SPH-FEM耦合算法求解格式
6．2．1 SPH求解格式
6．2．2 FEM求解格式
6．2．3 时间步长控制
6．3 SPH-FEM固结算法
6．3．1 SPH粒子和有限单元固结
6．3．2 SPH-FEM固结算法流程
6．3．3 算例验证
6．4 SPH-FEM接触算法
6．4．1 SPH粒子和有限单元接触
6．4．2 SPH-FEM接触算法流程
6．4．3 算例验证
6．5 SPH-FEM转换算法
6．5．1 有限单元转换为SPH粒子
6．5．2 SPH粒子和有限单元的相互作用
6．5．3 SPH-FEM转换算法流程
6．5．4 算例验证
6．6 小结
参考文献
第7章 SDPH-FVM耦合算法
7．1 引言
7．2 基于颗粒动力学模型的SDPH方法
7．2．1 SDPH方法
7．2．2 SDPH方法与传统SPH方法的区别
7．3 SDPH-FVM耦合框架及其实现
7．3．1 基于颗粒动力学理论的双流体模型
7．3．2 求解双流体模型的SDPH与FVM离散方法
7．3．3 SDPH-FVM耦合框架及算法流程
7．4 算例验证
7．4．1 自由来流下风沙跃移问题数值模拟
7．4．2 喷动流化床颗粒喷动过程数值模拟
7．5 小结
参考文献
第8章 基于CSF模型的表面张力算法
8．1 引言
8．2 CSF模型
8．3 CSPM修正的表面张力算法
8．3．1 表面定位公式
8．3．2 CSPM修正表面法向公式
8．3．3 CSPM修正表面曲率公式
8．3．4 流体单位质量表面张力公式
8．4 含壁面附着力模型的表面张力算法
8．5 数值验证算例
8．5．1 表面张力作用下半圆形液滴相关参量测试算例
8．5．2 表面张力作用下初始方形液滴自然变化算例
8．5．3 水槽测试算例
8．5．4 液滴壁面润湿算例
8．6 小结
参考文献
第9章 SPH方法固壁边界模型
9．1 引言
9．2 固壁边界施加模型
9．2．1 基于罚函数方法的固壁边界施加模型
9．2．2 基于虚粒子方法的固壁边界施加模型
9．3 算例验证
9．3．1 静止液柱算例
9．3．2 容器中液体静止算例
9．3．3 旋转流体静止
9．3．4 腔内剪切流动
9．4 小结
参考文献
第10章 SPH方法在爆炸模拟中的应用
10．1 引言
10．2 爆轰理论及控制方程
10．3 一维TNT板条验证算例
10．4 三维TNT聚能装药爆轰过程模拟
10．5 二维聚能射流过程模拟
10．6 爆轰波绕射过程模拟
10．7 小结
参考文献
第11章 SPH在冲击动力学中的应用
11．1 引言
11．2 具有材料强度的动力学SPH方程
11．2．1 具有材料强度的动力学控制方程
11．2．2 材料模型
11．2．3 具有材料强度的动力学SPH方程
11．3 混凝土HJC本构模型
11．3．1 屈服强度模型
11．3．2 累计损伤模型
11．3．3 状态方程
11．4 30CrMnSiA钢板抗枪弹冲击的SPH-FEM模拟
11．4．1 计算模型
11．4．2 SPH断裂处理
11．4．3 实验结果
11．4．4 计算结果
11．5 聚能射流侵彻混凝土靶板SPH数值模拟研究
11．5．1 计算模型
11．5．2 计算结果
11．6 小结
参考文献
第12章 SPH在水动力学中的应用
12．1 引言
12．2 二维溃坝问题数值模拟
12．3 液体搅拌问题
12．4 物块落水问题
12．5 小球撞击水问题
12．6 小结
参考文献
第13章 SPH在流体碰撞雾化问题中的应用
13．1 引言
13．2 SPH粒子的分裂与聚合
13．2．1 粒子分裂SPH离散方程组
13．2．2 粒子分裂的实现途径
13．3 二元液滴碰撞问题模拟
13．3．1 二元液滴碰撞机理及碰撞模式
13．3．2 同种相溶液滴碰撞数值模拟
13．3．3 异种难溶液滴碰撞模拟
13．4 液滴在流场中二次破碎过程模拟
13．5 液滴在气固交界面变形移动过程模拟
13．6 流体撞击式雾化过程模拟
13．6．1 牛顿流体撞击式雾化的数值模拟与验证
13．6．2 幂律流体撞击式雾化的数值模拟与验证
13．6．3 双组元凝胶推进剂撞击式雾化的数值分析
13．7 小结
参考文献
第14章 SPH在铸造充型中的应用
14．1 引言
14．2 球形模具填充过程模拟
14．3 弓形模具填充过程模拟
14．4 小结
参考文献