具体描述
本书是一部关于光滑粒子流体动力学的理论专著，内容包括SPH的概念和基本方程、光滑函数的构造、SPH方法在广义流体动力学问题中的应用、非连续的SPH、SPH在爆炸模拟中的应用等，适合粒子动力学理论研究者。
作者简介
目录信息
1.1 数值模拟
1.1.1 数值模拟的作用
1.1.2 一般数值模拟的求解过程
1.2 基于网格的方法
1.2.1 拉格朗日网格
1.2.2 欧拉网格
1.2.3 拉格朗日网格和欧拉网格的结合
1.2.4 基于网格的数值方法的局限性
1.3 无网格法
1.4 无网格粒子法(MPMS)
1.5 MPMs的求解策略
1.5.1 粒子描述法
1.5.2 粒子近似
1.5.3 MPMS的求解过程
1.6 光滑粒子流体动力学(SPH)
1.6.1 SPH方法
1.6.2 SPH方法简史
1.6.3 本书中的SPH方法
第2章 SPH的概念和基本方程
2.1 SPH的基本思想
2.2 SPH的基本方程
2.2.1 函数的积分表示法
2.2.2 函数的导数积分表示法
2.2.3 粒子近似法
2.2.4 推导SPH公式的一些技巧
2.3 其他基本概念
2.3.1 支持域和影响域
2.3.2 物理影响域
2.3.3 particle—in-cell(PIC)方法
2.4 结论
第3章 光滑函数的构造
3.1 引言
3.2 构造光滑函数的条件
3.2.1 场函数的近似
3.2.2 场函数导数的近似
3.2.3 核近似的连续性
3.2.4 粒子近似的连续性
3.3 构造光滑函数
3.3.1 构造多项式光滑函数
3.3.2 一些相关的问题
3.3.3 光滑函数构造举例
3.4 数值测试
3.5 结论
第4章 SPH方法在广义流体动力学问题中的应用
4.1 引言
4.2 拉格朗日型的Navier—Stokes方程
4.2.1 有限控制体与无穷小流体单元
4.2.2 连续性方程
4.2.3 动量方程
4.2.4 能量方程
4.2.5 Navier-Stokes方程
4.3 用SPH公式解Navier-Stokes方程组
4.3.1 密度的粒子近似法
4.3.2 动量方程的粒子近似法
4.3.3 能量方程的粒子近似法
4.4 流体动力学的SPH数值相关计算
4.4.1 人工粘度
4.4.2 人工热量
4.4.3 物理粘度
4.4.4 可变光滑长度
4.4.5 粒子间相互作用的对称化
4.4.6 零能模式
4.4.7 人工压缩率
4.4.8 边界处理
4.4.9 时间积分
4.5 粒子的相互作用
4.5.1 最近相邻粒子搜索法(NNPS)
4.5.2 粒子对的相互作用
4.6 数值算例
4.6.1 在不可压缩流的应用
4.6.2 在自由表面流的应用
4.6.3 SPH对可压缩流的应用
4.7结论
第5章 非连续的SPH(DSPH)
5.1 引言
5.2修正光滑粒子法
5.2.1一维情况
5.2.2 多维情况
5.3 模拟非连续现象的DSPH公式
5.3.1 DSPH公式
5.3.2 非连续的确定
5.4 数值性能研究
5.5 冲击波的模拟
5.6 结论
第6章 SPH在爆炸模拟中的应用
6.1 引言
6.2 HE爆炸和控制方程
6.2.1 爆炸过程
6.2.2 HE的稳态爆轰
6.2.3 控制方程
6.3 SPH公式
6.4 光滑长度
6.4.1 粒子的初始分布
6.4.2 光滑长度的更新
6.4.3 优化和松弛过程
6.5 数值算例
6.6 应用SPH方法模拟锥孔炸药
6.7 结论
第7章 SPH在水下爆炸冲击模拟中的应用
7.1 引言
7.2 水下爆炸和控制方程
7.2.1 水下爆炸冲击的物理特性
7.2.2 控制方程
7.3 SPH公式
7.4 交界面处理
7.5 数值算例
7.6 真实爆炸模型与人工爆炸模型的比较研究
7.7 水介质缓冲模拟
7.7.1 背景
7.7.2 模拟设置
7.7.3 模拟结果
7.7.4 小结
7.8 结论
第8章 SPH方法在具有材料强度的动力学中的应用
8.1 引言
8.2 具有材料强度的动力学
8.2.1 控制方程
8.2.2 本构模型
8.2.3 状态方程
8.2.4 温度
8.2.5 声速
8.3 具有材料强度的动力学SPH公式
8.4 张力不稳定问题
8.5 自适应光滑粒子流体动力学(ASPH)
8.5.1 为什么需要ASPH方法
8.5.2 ASPH的主要思想
8.6 对具有材料强度的动力学的应用
8.7 结论
第9章 与分子动力学耦合的多尺度模拟
9.1 引言
9.2 分子动力学
9.2.1 分子动力学的基本原理
9.2.2 经典分子动力学
9.2.3 经典MD模拟
9.2.4 Poiseuille流的MD模拟
9.3 MD与FEM和FDM的耦合
9.4 MD与SPH的耦合
9.4.1 模型I：双重功能(具有重叠区域的模型)
9.4.2 模型Ⅱ：力桥(没有重叠区域的模型)
9.4.3 数值测试
9.5 结论
第10章 SPH方法的计算机实现和一个3D实例程序
10.1 拉格朗日粒子模拟的一般流程
10.2 串行处理计算机的sPH程序
10.3 并行处理计算机的SPH程序
10.3.1 并行结构和并行计算
10.3.2 SPH程序的并行化
l0.4 求解N—S方程组的三维SPH程序
10.4.1 三维SPH程序的主要特性
l0.4.2 按FORTRAN的习惯命名变量
10.4.3 SPH程序的描述
10.4.4 两个标准的测试程序的算例
10.4.5 FORTRAN源程序
参考文献
译后记
· · · · · · (收起)
读后感
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用户评价
这部厚重的书卷刚一上手，我就被它深邃的标题吸引了——《光滑粒子流体动力学-一种无网格粒子法》。我本以为这是一本纯粹的数学或物理教材，里面充斥着我不太熟悉的希腊字母和复杂的微分方程。然而，当我翻开前几页，惊喜地发现它远比我想象的要“活泼”得多。它似乎在努力搭建一座桥梁，连接那些高深的理论与我们日常生活中能直观感受到的流体现象。书中的图示和案例分析，虽然专业，却巧妙地避开了那种令人望而生畏的学术腔调，更多地像是一位经验丰富的老教授，带着你缓缓步入这个精妙的计算领域。我特别欣赏作者在引入新概念时，总能结合一些实际应用场景，比如模拟星际尘埃的碰撞、或是预测复杂水流的动态变化，这使得枯燥的算法推导过程也变得富有画面感和探索欲。对于我这种并非科班出身、但对计算模拟抱有浓厚兴趣的读者来说，这本书提供了一个非常友好的入口，它不像某些经典著作那样高高在上，而是更像一位耐心的导师，引导你理解“无网格”这一核心思想的精髓所在，即如何用离散的点来精确描述连续的物理世界。我尤其期待后续章节能更深入地探讨这些粒子方法的鲁棒性和误差分析，因为在实际工程中，稳定性和精度往往是决定一个方法能否实用的关键。
评分我购买《光滑粒子流体动力学》主要是冲着它“无网格”这个前沿标签来的，希望它能解决我在处理极端变形问题时，传统欧拉方法网格畸变带来的痛苦。这本书给我的第一直观感受是其理论体系的完备性。它不仅仅停留在介绍SPH的基本原理，而是深入探讨了如何将这种粒子方法应用于更复杂的物理场景，比如高可压缩性流体、自由表面流动，乃至涉及到固-流耦合的系统。书中对质量守恒、动量守恒以及能量守恒在粒子框架下的实现进行了非常详尽的数学论证，这使得我对该方法在数值稳定性和物理保真度上的信心大增。阅读过程中，我时常会停下来，思考作者是如何在纯粹的离散粒子计算中，保证这些基本物理定律的精确体现的，这体现了作者深厚的理论功底和严谨的治学态度。它不是一本入门级的“速成手册”，而是一部可以长期作为案头参考的工具书，每一次重读，都可能因为对某个细节理解的加深而获得新的启发。我特别希望书中能包含一些关于开源代码库的链接或介绍，这样理论学习和实际操作就能更紧密地结合起来，让读者能立刻将学到的知识投入到实践验证中。
评分这本书的印刷质量和排版布局给我留下了深刻的印象。在信息爆炸的时代，一本专业书籍的“质感”往往决定了阅读体验的成败。这部作品的纸张厚实，装帧牢固，字体清晰锐利，这对于需要长时间面对复杂公式和密集文字的读者来说，无疑是一种福音。更重要的是，排版上对公式和图表的处理达到了极高的水准。复杂的张量表示和时间演化方程被合理地分段和缩进，关键术语加粗或斜体处理得恰到好处，使得我在查阅和回顾特定公式时，能够迅速定位焦点。我发现作者在某些关键推导步骤后，会留出一小段“思考空间”，用更口语化的语言总结该步骤的物理意义，这种处理方式极其贴心。它避免了纯粹数学证明带来的疏离感，让读者感觉自己不是在阅读一份冰冷的报告，而是在进行一次富有成效的学术对话。如果说有什么可以提升的，也许是能增加一个跨章节的符号索引，因为粒子法中涉及的符号种类繁多，偶尔回顾前面定义的某个特定参数时，需要在不同章节间频繁翻阅，一个小小的索引工具或许能让查阅效率更上一层楼。
评分这本书给我带来的最大震撼，是它对“计算范式转换”的深度诠释。在接触这本书之前，我的计算思维模式几乎完全被基于单元格和节点的网格化方法所固化。然而，作者通过细致的论述，展示了粒子法如何巧妙地绕过网格划分的复杂性，让计算随着物理对象本身一同运动和变形，这简直是一种计算上的“自由舞蹈”。我特别关注了书中关于边界条件的设置和处理，这通常是无网格方法最头疼的地方，但作者提供的几种不同策略，尤其是那些基于虚拟粒子或反射边界的处理技巧，显得既创新又具有很强的可操作性。这种对细节的关注，使得这本书超越了一般的理论介绍，进入了“工程实现”的层面。它不仅仅告诉你“是什么”，更告诉你“如何做得好”。这本书的语言风格非常专业，逻辑链条严密，每一句话似乎都承载着沉甸甸的物理意义，需要读者投入高度的专注力去消化。对于那些希望将流体力学模拟推向更复杂、更非结构化问题的研究者而言，这本书无疑提供了一张蓝图，指明了通往下一代计算方法的方向。
评分老实说，我购买这本书是抱着一种“试一试”的心态，毕竟流体力学这个领域，传统网格法的阴影太重了。但这本书的切入角度——“无网格粒子法”——简直像是一股清新的风。它的结构设计非常巧妙，不是简单地堆砌公式，而是采用了一种叙事性的引导方式，仿佛在讲述一个关于如何“解放”流体的故事。我特别注意到作者在讨论粒子插值和密度估计时所采用的类比，那感觉就像是在用无数个微小的、互相影响的小球去描绘一个宏大的动态系统。这种描述方式，极大地降低了我对理论理解的心理门槛。我花了大量时间反复咀嚼那些关于“核函数”和“粒子间相互作用力”的章节，它们的数学表达虽然严谨，但通过图文并茂的解释，我能清晰地感受到粒子如何通过这些“软边界”进行信息传递和能量交换。这本书的价值不仅在于它介绍了一种方法，更在于它提供了一种全新的、更灵活的看待物理世界的方式，这种“去网格化”的思维转变，对任何从事计算物理或工程模拟的人来说，都是一次思维上的拓展。我希望作者能在后续章节中，增加更多关于并行计算和GPU加速的讨论，因为粒子方法在现代高性能计算中的潜力是巨大的，我很期待看到理论如何转化为极致的计算效率。
评分课题全靠它了
评分求解这个问题的一些方面：粒子核的动量方程；构造光滑函数；时间步模拟。 编译，初值，显示和渲染。 其实没读懂，只是知道了SPH是怎么回事。
评分好书，讲得很好
评分求解这个问题的一些方面：粒子核的动量方程；构造光滑函数；时间步模拟。 编译，初值，显示和渲染。 其实没读懂，只是知道了SPH是怎么回事。
评分课题全靠它了
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