光滑粒子流體動力學方法及應用

第1章數(shù)值仿真與管道氣力輸送介紹 1
1.1數(shù)值仿真2
1.1.1數(shù)值仿真的作用2
1.1.2數(shù)值仿真一般求解過程3
1.2基于網(wǎng)格的方法4
1.2.1拉格朗日網(wǎng)格5
1.2.2歐拉網(wǎng)格5
1.2.3基于網(wǎng)格的數(shù)值方法的局限性6
1.3無網(wǎng)格方法7
1.4光滑粒子動力學方法11
1.5管道氣力輸送問題14
本書主要研究內(nèi)容16

第2章SPH方法在流體動力學問題中的應用 18
2.1光滑粒子動力學原理19
2.2光滑粒子動力學基本方程20
2.2.1函數(shù)的積分表達20
2.2.2函數(shù)的粒子表達21
2.2.3光滑函數(shù)22
2.3拉格朗日型的Navier-Stokes方程25
2.4Navier-Stokes方程的SPH表達式26
2.5SPH的計算實施方法27
2.5.1粒子的密度近似27
2.5.2核函數(shù)28
2.5.3狀態(tài)方程29
2.5.4人工黏度31
2.5.5邊界處理31
2.5.6時間積分34
2.6SPH程序結(jié)構(gòu)35
2.7數(shù)值算例36
2.7.1沖擊管問題36
2.7.2腔內(nèi)剪切流動問題37
本章小結(jié)41

第3章SPH方法的兩相耦合流動研究 43
3.1SPH兩相耦合流動技術(shù)44
3.2密度正則化46
3.3狀態(tài)方程修正47
3.4速度修正48
3.5氣泡上浮兩相耦合流動數(shù)值仿真48
3.6潰壩數(shù)值仿真56
本章小結(jié)60

第4章SPH方法的三維數(shù)值仿真研究 62
4.1粒子的初始位置配置63
4.1.1初始位置粒子配置原則63
4.1.2不同結(jié)構(gòu)模型的配置方法64
4.2SPH方法的最近相鄰粒子搜索研究66
4.2.1最近相鄰粒子搜索法66
4.2.2粒子對的相互作用70
4.3光滑長度的優(yōu)化和松弛更新73
4.3.1可變光滑長度技術(shù)73
4.3.2光滑長度的更新74
4.3.3優(yōu)化和松弛過程75
4.4三維潰壩數(shù)值算例76
4.4.1SPH參數(shù)設(shè)置76
4.4.2數(shù)值結(jié)果分析77
本章小結(jié)81

第5章基于CFD的流體計算機仿真 82
5.1潰壩案例仿真實驗84
5.1.1概述84
5.1.2從三維立體研究潰壩模擬84
5.1.3從二維剖面研究水壩水流仿真89
5.2球體上浮仿真實驗94
5.2.1概述94
5.2.2球體上浮仿真和計算94
5.3流體波浪模擬實驗99
5.3.1概述99
5.3.2流體無漂浮物波浪模擬實驗100
5.3.3流體有漂浮物波浪模擬實驗106
本章小結(jié)111

第6章管道氣力輸送過程的SPH數(shù)值仿真 113
6.1管道氣力輸送概述114
6.2氣力輸送系統(tǒng)115
6.2.1系統(tǒng)組成115
6.2.2氣力輸送管內(nèi)流型116
6.2.3主要設(shè)計參數(shù)118
6.2.4輸送模型122
6.3氣力輸送一般規(guī)律123
6.3.1固氣速度比研究123
6.3.2固氣速度比規(guī)律127
6.3.3速度擬合128
6.4SPH物理黏度計算131
6.4.1物理黏度的迭代求和法131
6.4.2物理黏度和人工黏度的區(qū)別135
6.5SPH人工熱量136
6.6SPH管道輸送方法的邊界處理137
6.7管道氣力輸送二維仿真及實驗驗證138
6.7.1SPH方程及相關(guān)參數(shù)設(shè)置138
6.7.2計算結(jié)果及分析139
6.8管道氣力輸送的三維SPH數(shù)值仿真143
6.8.1粒子初始配置143
6.8.2SPH三維氣力輸送數(shù)值仿真的參數(shù)配置143
6.8.3三維SPH數(shù)值仿真結(jié)果144
6.9SPH管道氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計147
6.9.1用戶界面設(shè)置147
6.9.2VC++與Fortran混合編程實現(xiàn)方法148
6.9.3系統(tǒng)運行實例149
本章小結(jié)151

附錄SPH程序的描述 153

參考文獻 156