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內容簡介

　　《無網格粒子方法及其在水波問題中的應用》采用無網格粒子方法對水波問題進行模擬研究。該方法采用拉格朗日觀點對整個流場的水粒子進行模擬，能夠方便地模擬破碎波浪和運動物體問題，是目前快速發展的流體力學新方法。
　　《無網格粒子方法及其在水波問題中的應用》基於弱可壓縮假設介紹瞭求解水波問題的重要控製方程。針對核近似方法的特點，對不同類型核近似方法的精度和特點進行係統分析。對一些數值技巧開展瞭係統分析，為求解水波問題的模擬提供瞭強有力的支持。另外還對一些水波問題的模擬開展瞭係統研究，包括經典的水波問題及一些大變形的非連續自由錶麵的水波問題，為更加復雜的水波問題應用提供瞭重要基礎。
　　《無網格粒子方法及其在水波問題中的應用》是針對無網格粒子方法的初學者而編寫，需要讀者具備水動力學方法的基礎知識，可作為高校教授無網格方法的教材，也可供初學者自學使用。

內頁插圖

目錄

第1章 無網格粒子方法的基本概況
1．1 研究水波問題的幾種數值方法
1．2 發展無網格粒子方法的前景
1．3 一些改進的無網格方法簡介
本章小結
參考文獻

第2章 核近似和改進方法的精度分析
2．1 核近似和粒子近似
2．2 核函數的形式
2．3 核近似的離散精度分析
2．4 高精度核近似方法的提齣和精度分析
2．5 K_SPH核近似方法
本章小結
參考文獻

第3章 SPH形式的流體力學控製方程
3．1 流體力學控製方程
3．2 SPH形式的流體力學控製方程
3．3 其他輔助方程
3．4 湍流模型和離散方法
本章小結
參考文獻

第4章 數值解法關鍵技術
4．1 時間步進方法
4．2 初始時刻粒子布置的調整方法
4．3 固壁邊界處理方法
4．4 運動邊界處理方法
4．5 自由錶麵邊界處理方法
4．6 周期性邊界處理方法
4．7 運動物體的處理方法
4．8 提高粒子分布均勻程度的處理方法
4．9 動態粒子處理方法
本章小結
參考文獻

第5章 無網格粒子方法在經典流體力學問題中的模擬
5．1 Poiseuille流動
5．2 Couette流動
5．3 駐波問題模擬
本章小結
參考文獻

第6章 無網格粒子方法在水波問題中的應用
6．1 推闆造波問題模擬
6．2 液艙晃蕩問題模擬
本章小結
參考文獻

第7章 無網格粒子方法在破碎波浪中的應用
7．1 潰壩流動數值模擬
7．2 湧浪發展全過程模擬
7．3 液艙大幅晃蕩的模擬
7．4 孤立波與斜坡碰撞模擬
7．5 基於2D+t方法的高速船興波問題模擬
7．6 部分三維模擬結果展示
本章小結
參考文獻

附錄A 動坐標下控製方程的轉換關係
附錄B 任意直綫外點的垂綫和垂足計算公式
附錄C 二維弱可壓縮SPH方法潰壩模擬Fortran程序

前言/序言

　　對於水波問題方麵的研究，無網格粒子方法利用其無網格和拉格朗日特性，在一些經典流體力學方法無法解決的問題上，體現齣良好的適應性，也促進瞭相關學科的發展，如破碎波浪、波浪霧化、大幅運動、多物體的耦閤運動、流固耦閤問題等。無網格粒子方法在水波問題應用方麵存在計算量比較大的問題，計算精度還需要不斷提高。隨著計算條件的飛速發展，特彆是CPU並行、GPU並行、CPU和GPU耦閤技術的快速發展，為用無網格粒子方法解決實際工程問題提供瞭可能。隨著研究無網格粒子方法的學者不斷增多，研究領域不斷擴展，一些改進的方法和可靠的數值技巧可以被很好地總結齣來，方便大傢交流和藉鑒。
　　無網格粒子方法是一種快速發展的數值方法，目前也有幾部優秀的著作，但是本書的重點是針對水波應用方麵展開研究。本書盡量采用通俗易懂的語言，介紹無網格方法的發展、基本算法、狀態方程和數值技巧。由於該方法還在快速發展，所以本書內容盡量覆蓋近年來無網格方法研究的最新進展。
　　全書共分7章。第1章主要介紹無網格粒子方法發展的概況以及一些改進的無網格粒子方法。第2章主要介紹核近似方法及其一些改進方法，並對一些方法的精度進行分析。第3章主要針對水波問題模擬的特點，介紹無網格粒子形式的流體力學方程。第4章主要介紹無網格粒子方法的一些數值求解技巧。第5章主要采用SPH方法對經典的流體力學問題展開研究。第6章采用SPH方法對普通水波問題展開研究。第7章采用SPH方法對破碎波浪問題展開研究。
　　本書的部分研究內容得到瞭國傢自然科學基金（51009034，51279041），總裝預研基金（9140A14020712CB01158），中央高校基本科研業務費（HEUCD21202，HEUCF170104）等科研項目資助，在此深錶感謝！感謝團隊中金善勤博士、張寜波博士和郝紅彬博士在相關領域做齣的重要貢獻。感謝團隊中已經畢業和在讀研究生為本書的齣版付齣的辛勤勞動！
　　由於無網格粒子方法的核心涉及多個學科，且該計算方法發展迅猛，書中內容難免有疏漏。另外，由於著者學識有限，書中難免齣現不妥之處，懇請讀者及同行專傢批評指正。
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