计算流体力学网格生成技术
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作者张来平 等 著
出版社科学出版社
ISBN9787030523150
出版时间2017-04
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定价148元
货号1201508750
上书时间2024-12-04
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目录
序
前言
章绪论1
1.1计算流体力学的重要作用1
1.2网格生成技术的发展历程3
1.3计算流体力学对计算网格的基本要求9
1.3.1网格光滑性要求10
1.3.2网格正交性要求11
1.3.3网格分布要求12
1.4网格生成技术国内研究与应用现状14
参考文献15
第2章流动控制方程及计算流体力学计算方法概述19
2.1引言19
2.2流动控制方程20
2.2.1直角坐标下微分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程20
2.2.2贴体曲线坐标下微分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程21
2.2.3直角坐标下积分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程23
2.2.4直角坐标系下运动网格积分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程23
2.3有限差分方法23
2.3.1计算格式的构造原则26
2.3.2二阶NND差分格式27
2.4有限体积方法28
2.4.1二阶精度NND有限体积格式29
2.4.2k-exact高阶精度重构方法34
2.4.3ENO和WENO高阶精度重构方法37
2.5有限元方法38
2.5.1间断Galerkin有限元方法39
2.5.2基函数的选取41
2.5.3黏性项的离散44
2.6其他方法45
2.6.1有限谱体积方法46
2.6.2有限谱差分方法47
2.6.3间断Galerkin有限元/有限体积混合方法49
2.7小结53
参考文献54
第3章结构网格生成方法概述64
3.1引言64
3.2代数网格生成方法65
3.3保角变换网格生成方法65
3.4求解微分方程的网格生成方法66
3.5复杂外形结构网格生成方法66
3.6小结68
参考文献68
第4章结构网格代数生成方法71
4.1引言71
4.2变换与网格剖分71
4.3超限插值方法72
4.3.1Boolean积形式73
4.3.2递归形式74
4.4超限插值方法的实际应用74
4.4.1线性插值74
4.4.2Lagrange插值75
4.4.3Hermite插值76
4.5网格步长控制78
4.5.1指数函数79
4.5.2双指数函数79
4.5.3双曲正切和双曲正弦函数80
4.6小结80
参考文献81
第5章复杂外形结构网格生成方法及应用82
5.1引言82
5.2多块对接和拼接结构网格82
5.2.1HyperCube++结构83
5.2.2HyperCube++结构生成86
5.2.3HyperCube++结构合并87
5.2.4多块对接和拼接结构网格应用实例88
5.3重叠结构网格93
5.3.1子域的划分和网格重叠拓扑结构93
5.3.2“洞”边界的生成95
5.3.3重叠结构网格应用实例97
5.4小结99
参考文献100
第6章非结构网格生成方法概述103
6.1引言103
6.2三种基本的非结构网格生成方法103
6.2.1阵面推进法103
6.2.2Delaunay三角化方法104
6.2.3基于四叉树/八叉树的网格生成方法105
6.3非结构网格技术常用数据结构及搜索算法106
6.3.1线性链表107
6.3.2二叉树108
6.3.3ADT结构111
6.3.4四叉树/八叉树113
6.4小结115
参考文献115
第7章非结构网格生成之阵面推进法117
7.1引言117
7.2网格分布控制——背景网格法117
7.3阵面推进法ll9
7.4相交性判断l20
7.5提高网格生成效率和可靠性的方法l22
7.5.1两个三角形相交预判l22
7.5.2邻近点和邻近阵元的筛选l22
7.5.3提高推进效率的其他方法123
7.5.4提高阵面推进可靠性的策略124
7.6各向异性非结构网格生成125
7.7阵面推进法非结构网格生成实例126
7.8小结131
参考文献132
第8章非结构网格生成之Delaunay方法134
8.1引言134
8.2Voronoi图和Delaunay三角化134
8.3Bowyer-Waston方法135
8.4边界完整性保持及边/面交换139
8.5约束Delaunay方法141
8.6自动插入网格节点方法及控制l42
8.7Delaunay方法非结构网格生成实例l42
8.8小结145
参考文献145
第9章四叉树/八叉树及Cartesian网格生成方法147
9.1引言147
9.2Cartesian网格生成方法148
9.2.1总体框架148
9.2.2模型表面网格数据输入与ADT数据结构的建立150
9.2.3初始网格的划分和单元连接关系的建立150
9.2.4初始网格细分及光滑150
9.2.5与模型相交单元和内部单元的判断152
9.2.6投影算法及模型特征恢复技术153
9.3基于四叉树/八叉树的非结构网格生成方法156
9.4黏性流计算网格生成问题158
9.5Cartesian网格生成实例158
9.6小结161
参考文献161
0章混合网格生成方法164
10.1引言l64
10.2混合网格生成方法概述l65
10.3层推进方法166
10.3.1几何层推进166
10.3.2求解双曲型方程方法168
10.4基于各向异性四面体网格聚合的三棱柱网格生成方法171
10.4.1聚合四面体单元172
10.4.2聚合面173
10.5非结构四边形/六面体网格生成方法174
10.6混合网格生成实例175
10.6.1二维混合网格生成实例175
10.6.2三维无黏流计算混合网格生成实例177
10.6.3三维简化外形黏性流计算混合网格181
10.6.4高升力装置高Re数湍流模拟混合网格182
10.6.5F6-WB翼身组合体构型黏性流计算混合网格182
10.6.6F6-WBNP构型混合网格185
10.6.7战斗机外形混合网格l87
10.6.8人体混合网格生成l89
10.7小结191
参考文献191
1章网格自适应方法193
11.1引言193
11.2非结构/混合网格h-type自适应方法194
11.2.1网格自适应的基本流程194
11.2.2自适应判据195
11.2.3自适应网格剖分和合并方法196
11.2.4自适应网格的优化200
11.3网格自适应实例200
11.3.1低速圆柱绕流网格自适应201
11.3.2NACA0012翼型高速无黏流动网格自适应202
11.3.3三维超声速圆柱绕流网格自适应203
11.3.4ONERA-M6机翼跨声速绕流网格自适应204
11.3.5双椭球高超声速绕流网格自适应206
11.3.6三角翼大攻角DES模拟网格自适应208
11.4动态网格自适应214
11.5小结215
参考文献215
2章网格优化技术219
12.1引言219
12.2网格生成基本规范建议219
12.3网格质量判据221
12.3.1结构网格质量判据221
12.3.2非结构网格质量判据224
12.4非结构/混合网格优化技术225
12.4.1弹簧松弛法225
12.4.2Delaunay变换技术226
12.4.3多方向推进技术227
12.4.4局部推进步长光滑229
12.5小结230
参考文献230
3章动态网格技术233
13.1引言233
13.2动态结构网格生成技术233
13.2.1刚性运动网格技术234
13.2.2超限插值动网格生成技术234
13.2.3重叠结构动网格技术236
13.2.4滑移结构动网格技术236
13.3动态非结构/混合网格生成方法237
13.3.1重叠非结构动网格技术238
13.3.2重构非结构动网格技术239
13.3.3变形非结构动网格技术240
13.3.4变形/重构混合网格生成技术246
13.4动态混合网格非定常计算应用实例253
13.4.1鱼体巡游数值模拟254
13.4.2鸟类扑翼数值模拟256
13.4.3机翼/外挂物分离数值模拟258
13.4.4复杂多体分离应用260
13.5小结260
参考文献261
4章并行计算网格分区及并行网格生成技术265
14.1引言265
14.2多块结构网格并行计算266
14.2.1子区域间网格关联信息的数据结构266
14.2.2负载平衡算法266
14.2.3并行通信机制268
14.3非结构/混合网格并行生成272
14.4非结构/混合网格并行计算272
14.4.1几何分区法272
14.4.2贪婪算法273
14.4.3多级分区算法274
14.4.4网格分区实例275
14.5小结277
参考文献278
5章多重网格方法280
15.1引言280
15.2多重网格计算方法简介282
15.3多重网格循环方式284
15.4数值传递方式285
15.4.1限制算子285
15.4.2插值算子286
15.5多重网格生成方法286
15.51聚合法基本思想287
15.5.2单元性质判断288
15.5.3聚合物面网格288
15.5.4“阵面推进”聚合黏性层网格290
15.5.5聚合无黏区域网格290
15.6并行/多重网格耦合方法292
15.7多重网格方法的应用实例292
15.8小结300
参考文献300
6章外形定义与物面网格生成302
16.1引言302
16.2物面网格生成基本流程302
16.3物面曲面片的定义303
……
7章总结与展望
附录网格生成软件简介
彩图
内容摘要
网格生成技术是计算流体力学（CFD）的重要组成部分，也是CFD走向工程应用的瓶颈技术。这本《计算流体力学网格生成技术》对CFD网格生成技术进行了比较系统全面的介绍，内容包括：各种数值计算方法对网格的需求，静动态结构网格、非结构网格和混合网格生成技术，网格自适应技术和优化技术，多重网格计算所需的多级粗网格生成技术，并行网格生成及网格分区技术，复杂外形的描述与表面网格生成等，附录还简要介绍了几款常用的商业网格生成软件。鉴于作者的研究领域有限，本书重点介绍了非结构、混合网格生成技术；为了本书的完整性，对结构网格也进行了简要的介绍。本书的内容主要源于作者的研究工作，少部分内容取材于参考文献和同事的论文或报告。本书主要面向广泛应用CFD技术的航空航天领域，可供高等院校和科研单位相关专业的研究生、科技人员参考。对从事计算数学、计算物理等相关领域研究的读者亦有一定的参考价值。
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