计算流固耦合力学 国防科技 作者
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作者作者
出版社科学出版社
ISBN9787030688668
出版时间2021-07
版次1
装帧平装
开本16
页数364页
字数518千字
定价100元
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上书时间2024-07-05
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目录
丛书序
前言
章绪论001
1.1流固耦合力学基本概念001
1.2典型流固耦合力学问题003
1.2.1航空航天中的气动弹力学问题003
1.2.2其他工程中的流固耦合问题007
1.3计算流固耦合力学方法009
1.3.1流固耦合力学建模方法009
1.3.2计算流固耦合力学关键技术012
【小结】015
参文献016
第2章计算结构力学方法基础018
2.1结构静力分析的矩阵法019
2.1.1矩阵法分析结构静力问题的基本步骤019
2.1.2矩阵位移法020
2.1.3直接刚度法021
2.1.4子结构法022
2.1.5矩阵力法023
2.1.6机翼静力分析案例023
2.2结构动力分析的有限单元法025
2.2.1结构动力学方程025
2.2.2自由振动的固有特026
2.2.3受迫振动的动力响应029
2.2.4无人机动力学分析案例031
2.3热结构分析方法032
2.3.1稳态温度场分析032
2.3.2热弹力学分析034
2.3.3热弹塑力学分析和残余应力036
2.3.4热结构分析案例037
【小结】039
【数字资源】039
参文献039
第3章经典气动弹计算方法041
3.1准定常气动理论041
3.2西奥道生理论045
3.3求解颤振方程的p-k法049
3.4非定常涡方法051
3.5面元法简介055
3.5.1偶极子格网法简述056
3.5.2涡格法简介057
3.5.3三维面元法简介059
3.6典型案例063
3.6.1基于定常涡格法的静气弹分析063
3.6.2基于偶极子格网法的颤振分析065
3.6.3气动弹响应分析065
3.6.4翼体干涉对全机颤振特的影响067
【小结】069
【数字资源】069
参文献069
第4章计算流体力学方法基础070
4.1流动控制方程070
4.2有限体积法基础072
4.2.1有限体积法072
4.2.2数值离散方法074
4.2.3对流扩散问题求解077
4.3非定常可压缩流动有限体积法080
4.3.1空间离散方法080
4.3.2时间离散格式084
4.3.3边界条件处理086
4.3.4几何守恒定律087
4.4湍流模型简介088
4.4.1封闭问题088
4.4.2一方程模型089
4.4.3两方程模型090
4.5典型模型数值模拟验证094
4.5.1naca0012翼型定常扰流094
4.5.2rae2822超临界翼型095
4.5.3onera m6机翼跨声速流动096
4.5.4naca0012翼型周期振荡098
【小结】099
【数字资源】100
参文献100
第5章任意拉格朗-欧拉流固耦合计算方法101
5.1任意拉格朗-欧拉流固耦合力学方程101
5.1.1ale坐标体系流动控制方程101
5.1.2运动坐标系下的湍流模型109
5.1.3固体运动控制方程111
5.2cfd／csd耦合求解策略与流程113
5.2.1流固耦合计算的耦合策略113
5.2.2流固耦合计算格式精度分析118
5.3流体／结构耦合界面数据映技术120
5.3.1无限板样条插值方法121
5.3.2常体积转换法123
5.3.3径向基函数插值方法128
5.4机翼气动弹cfd／csd耦合计算实例131
5.4.1大展弦比机翼静气动弹问题131
5.4.2机翼颤振cfd／csd耦合计算134
【小结】140
【数字资源】141
参文献141
第6章动网格技术142
6.1常用动网格生成方法142
6.1.1动网格问题的实质和内涵142
6.1.2虚拟结构法144
6.1.3微分方程法145
6.1.4四元数法146
6.1.5背景网格插值法147
6.1.6超限插值法148
6.2径向基函数类动网格技术149
6.2.1径向基函数149
6.2.2采用rbf方法计算网格变形151
6.2.3rbf动网格加速方法153
6.3动网格生成实例156
6.3.1二维动网格生成156
6.3.2三维动网格生成158
【小结】160
【数字资源】161
参文献161
第7章流固耦合系统降阶模型技术162
7.1基于volterra级数的流固合降阶模型162
7.1.1volterra级数理论与构造方法163
7.1.2气动弹降阶模型构造165
7.1.3volterra降阶模型案例分析167
7.2基于本征正交分解的流固耦合降阶模型170
7.2.1本征正交分解算法170
7.2.2气动弹pod降阶模型构造方法171
7.2.3降阶模型精度的影响因素175
7.3类衡截断气动弹降阶模型179
7.3.1衡截断法179
7.3.2gramian矩阵近似求解算法180
7.3.3基于s-bt技术的混合型气动弹降阶模型182
7.4非线流固耦合降阶模型构造技术184
7.4.1高阶非线volterra级数降阶模型184
7.4.2高阶谐波衡非线降阶模型190
7.4.3基于泰勒展开的非线特征分解降阶模型191
7.5数据驱动的非线气动力降阶模型195
7.5.1非线气动力的人工神经网络模型195
7.5.2非线气动力支持向量机降阶模型200
7.6降阶模型的典型应用203
7.6.1气动伺服弹建模与主动控制203
7.6.2阵风响应预测208
7.6.3基于降阶模型的流场重构211
【小结】215
参文献215
第8章不可压流动-柔结构耦合数值模拟方法217
8.1不可压缩流体-柔结构流固耦合数值方法概述217
8.2格子boltzmann方法221
8.2.1格子boltzmann方程221
8.2.2格子boltzmann模型222
8.3浸入边界法224
8.3.1基于速度修正的格子boltzmann-浸入边界法224
8.3.2圆柱扰流算例226
8.4分块网格技术及其应用228
8.4.1分块格子boltzmann法228
8.4.2多区分块网格算法验证231
8.5结构几何非线有限元法233
8.6柔结构流固耦合数值模拟算例验证236
8.6.1二维圆柱-柔梁模型流固耦合问题236
8.6.2三维柔板仿生流固耦合问题239
【小结】242
【数字资源】242
参文献242
第9章可压缩流动-柔结构流固耦合模拟方法246
9.1可压缩流动-柔结构流固耦合问题概述246
9.2可压缩流动锐利边界浸没边界法247
9.2.1浸没边界法的基本思想247
9.2.2锐利边界浸没边界法的基本思想249
9.2.3点插值方法250
9.2.4加权小二乘法253
9.3可压缩流动罚浸没边界法255
9.4基于有限体积方法的浸没边界法257
9.5典型应用案例259
9.5.1激波管中柔板振动259
9.5.2火星降落伞流固耦合问题261
【小结】265
【数字资源】265
参文献265
0章飞行器流固耦合优化设计方法268
10.1气动／结构耦合优化设计概述268
10.1.1传统飞行器设计流程268
10.1.2气动／结构耦合多学科优化设计270
10.2基于代理模型的气动／结构多学科优化设计271
10.2.1代理模型简介271
10.2.2基于代理模型的机翼多学科优化设计272
10.2.3基于巡航外形的结构模型反迭代设计方法277
10.3基于梯度的气动／结构优化设计方法282
10.3.1基于离散共轭的气动外形优化设计方法282
10.3.2基于梯度算法的气动／结构串行优化设计方法287
10.4气动／结构耦合离散伴随优化设计方法292
10.4.1气动／结构耦合离散伴随方法292
10.4.2hale无人机多学科耦合优化设计297
【小结】304
【数字资源】305
参文献305
1章流固耦合分析应用实例306
11.1大展弦比翼身组合体静气动弹分析306
11.23d打印柔机翼非线静气动弹评估312
11.3双体飞机颤振特分析314
11.3.1基准双体飞机颤振模型314
11.3.2双体飞机颤振影响规律探索318
11.3.3双机身布局对颤振的影响规律320
11.4热护结构热能耦合评估323
11.4.1热-流-固耦合数值模拟方法323
11.4.2类x-34模型耦合传热计算325
11.5飞翼布局柔无人机阵风响应分析329
11.5.1离散风场扰动模型及引入330
11.5.2阵风影响分析332
11.6导弹气动伺服弹分析与综合338
11.6.1弹飞行器气动伺服弹模型338
11.6.2导弹气动伺服弹稳定分析340
【小结】345
参文献345
内容简介：
本书以航空航天领域为主，兼顾其他工程领域的流固耦合问题，介绍空大21世纪近20年来外发展的计算流固合力学主要新思想、新方法和新技术。主要内容包括经典气动弹计算方法、基于贴体网格的cfd/cd基于贴流固合方法和非贴体网格浸没边界类等三大类流固耦合分析技术，以及流固耦合系统降阶模型和流固合优化设计等多学科建模与优化技术。应用方面重点介绍飞行器静气动弹、颤振稳定及抑制、阵风响应及减缓、气动弹优化气动服弹等典型气动弹问题。
本书注重理论方法与工程应用相结合并提供了部分算法源代码、算例源文件和软件作等数字化资源。可作为航空宇航科学与技术、力学等相关专业本科生和教材，也可供船舶与海洋工程土木工程能源化工和生命医学工程等领域从事流固耦合相关研究的专业技术人员参。
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