具體描述
本書是一部關於光滑粒子流體動力學的理論專著，內容包括SPH的概念和基本方程、光滑函數的構造、SPH方法在廣義流體動力學問題中的應用、非連續的SPH、SPH在爆炸模擬中的應用等，適閤粒子動力學理論研究者。
作者簡介
目錄資訊
1.1 數值模擬
1.1.1 數值模擬的作用
1.1.2 一般數值模擬的求解過程
1.2 基於網格的方法
1.2.1 拉格朗日網格
1.2.2 歐拉網格
1.2.3 拉格朗日網格和歐拉網格的結閤
1.2.4 基於網格的數值方法的局限性
1.3 無網格法
1.4 無網格粒子法(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的求解過程
1.6 光滑粒子流體動力學(SPH)
1.6.1 SPH方法
1.6.2 SPH方法簡史
1.6.3 本書中的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 函數的積分錶示法
2.2.2 函數的導數積分錶示法
2.2.3 粒子近似法
2.2.4 推導SPH公式的一些技巧
2.3 其他基本概念
2.3.1 支持域和影響域
2.3.2 物理影響域
2.3.3 particle—in-cell(PIC)方法
2.4 結論
第3章 光滑函數的構造
3.1 引言
3.2 構造光滑函數的條件
3.2.1 場函數的近似
3.2.2 場函數導數的近似
3.2.3 核近似的連續性
3.2.4 粒子近似的連續性
3.3 構造光滑函數
3.3.1 構造多項式光滑函數
3.3.2 一些相關的問題
3.3.3 光滑函數構造舉例
3.4 數值測試
3.5 結論
第4章 SPH方法在廣義流體動力學問題中的應用
4.1 引言
4.2 拉格朗日型的Navier—Stokes方程
4.2.1 有限控製體與無窮小流體單元
4.2.2 連續性方程
4.2.3 動量方程
4.2.4 能量方程
4.2.5 Navier-Stokes方程
4.3 用SPH公式解Navier-Stokes方程組
4.3.1 密度的粒子近似法
4.3.2 動量方程的粒子近似法
4.3.3 能量方程的粒子近似法
4.4 流體動力學的SPH數值相關計算
4.4.1 人工粘度
4.4.2 人工熱量
4.4.3 物理粘度
4.4.4 可變光滑長度
4.4.5 粒子間相互作用的對稱化
4.4.6 零能模式
4.4.7 人工壓縮率
4.4.8 邊界處理
4.4.9 時間積分
4.5 粒子的相互作用
4.5.1 最近相鄰粒子搜索法(NNPS)
4.5.2 粒子對的相互作用
4.6 數值算例
4.6.1 在不可壓縮流的應用
4.6.2 在自由錶麵流的應用
4.6.3 SPH對可壓縮流的應用
4.7結論
第5章 非連續的SPH(DSPH)
5.1 引言
5.2修正光滑粒子法
5.2.1一維情況
5.2.2 多維情況
5.3 模擬非連續現象的DSPH公式
5.3.1 DSPH公式
5.3.2 非連續的確定
5.4 數值性能研究
5.5 衝擊波的模擬
5.6 結論
第6章 SPH在爆炸模擬中的應用
6.1 引言
6.2 HE爆炸和控製方程
6.2.1 爆炸過程
6.2.2 HE的穩態爆轟
6.2.3 控製方程
6.3 SPH公式
6.4 光滑長度
6.4.1 粒子的初始分布
6.4.2 光滑長度的更新
6.4.3 優化和鬆弛過程
6.5 數值算例
6.6 應用SPH方法模擬錐孔炸藥
6.7 結論
第7章 SPH在水下爆炸衝擊模擬中的應用
7.1 引言
7.2 水下爆炸和控製方程
7.2.1 水下爆炸衝擊的物理特性
7.2.2 控製方程
7.3 SPH公式
7.4 交界麵處理
7.5 數值算例
7.6 真實爆炸模型與人工爆炸模型的比較研究
7.7 水介質緩衝模擬
7.7.1 背景
7.7.2 模擬設置
7.7.3 模擬結果
7.7.4 小結
7.8 結論
第8章 SPH方法在具有材料強度的動力學中的應用
8.1 引言
8.2 具有材料強度的動力學
8.2.1 控製方程
8.2.2 本構模型
8.2.3 狀態方程
8.2.4 溫度
8.2.5 聲速
8.3 具有材料強度的動力學SPH公式
8.4 張力不穩定問題
8.5 自適應光滑粒子流體動力學(ASPH)
8.5.1 為什麼需要ASPH方法
8.5.2 ASPH的主要思想
8.6 對具有材料強度的動力學的應用
8.7 結論
第9章 與分子動力學耦閤的多尺度模擬
9.1 引言
9.2 分子動力學
9.2.1 分子動力學的基本原理
9.2.2 經典分子動力學
9.2.3 經典MD模擬
9.2.4 Poiseuille流的MD模擬
9.3 MD與FEM和FDM的耦閤
9.4 MD與SPH的耦閤
9.4.1 模型I：雙重功能(具有重疊區域的模型)
9.4.2 模型Ⅱ：力橋(沒有重疊區域的模型)
9.4.3 數值測試
9.5 結論
第10章 SPH方法的計算機實現和一個3D實例程序
10.1 拉格朗日粒子模擬的一般流程
10.2 串行處理計算機的sPH程序
10.3 並行處理計算機的SPH程序
10.3.1 並行結構和並行計算
10.3.2 SPH程序的並行化
l0.4 求解N—S方程組的三維SPH程序
10.4.1 三維SPH程序的主要特性
l0.4.2 按FORTRAN的習慣命名變量
10.4.3 SPH程序的描述
10.4.4 兩個標準的測試程序的算例
10.4.5 FORTRAN源程序
參考文獻
譯後記
· · · · · · (收起)
讀後感
用戶評價
老實說，我購買這本書是抱著一種“試一試”的心態，畢竟流體力學這個領域，傳統網格法的陰影太重瞭。但這本書的切入角度——“無網格粒子法”——簡直像是一股清新的風。它的結構設計非常巧妙，不是簡單地堆砌公式，而是采用瞭一種敘事性的引導方式，仿佛在講述一個關於如何“解放”流體的故事。我特彆注意到作者在討論粒子插值和密度估計時所采用的類比，那感覺就像是在用無數個微小的、互相影響的小球去描繪一個宏大的動態係統。這種描述方式，極大地降低瞭我對理論理解的心理門檻。我花瞭大量時間反復咀嚼那些關於“核函數”和“粒子間相互作用力”的章節，它們的數學錶達雖然嚴謹，但通過圖文並茂的解釋，我能清晰地感受到粒子如何通過這些“軟邊界”進行信息傳遞和能量交換。這本書的價值不僅在於它介紹瞭一種方法，更在於它提供瞭一種全新的、更靈活的看待物理世界的方式，這種“去網格化”的思維轉變，對任何從事計算物理或工程模擬的人來說，都是一次思維上的拓展。我希望作者能在後續章節中，增加更多關於並行計算和GPU加速的討論，因為粒子方法在現代高性能計算中的潛力是巨大的，我很期待看到理論如何轉化為極緻的計算效率。
评分我購買《光滑粒子流體動力學》主要是衝著它“無網格”這個前沿標簽來的，希望它能解決我在處理極端變形問題時，傳統歐拉方法網格畸變帶來的痛苦。這本書給我的第一直觀感受是其理論體係的完備性。它不僅僅停留在介紹SPH的基本原理，而是深入探討瞭如何將這種粒子方法應用於更復雜的物理場景，比如高可壓縮性流體、自由錶麵流動，乃至涉及到固-流耦閤的係統。書中對質量守恒、動量守恒以及能量守恒在粒子框架下的實現進行瞭非常詳盡的數學論證，這使得我對該方法在數值穩定性和物理保真度上的信心大增。閱讀過程中，我時常會停下來，思考作者是如何在純粹的離散粒子計算中，保證這些基本物理定律的精確體現的，這體現瞭作者深厚的理論功底和嚴謹的治學態度。它不是一本入門級的“速成手冊”，而是一部可以長期作為案頭參考的工具書，每一次重讀，都可能因為對某個細節理解的加深而獲得新的啓發。我特彆希望書中能包含一些關於開源代碼庫的鏈接或介紹，這樣理論學習和實際操作就能更緊密地結閤起來，讓讀者能立刻將學到的知識投入到實踐驗證中。
评分這本書的印刷質量和排版布局給我留下瞭深刻的印象。在信息爆炸的時代，一本專業書籍的“質感”往往決定瞭閱讀體驗的成敗。這部作品的紙張厚實，裝幀牢固，字體清晰銳利，這對於需要長時間麵對復雜公式和密集文字的讀者來說，無疑是一種福音。更重要的是，排版上對公式和圖錶的處理達到瞭極高的水準。復雜的張量錶示和時間演化方程被閤理地分段和縮進，關鍵術語加粗或斜體處理得恰到好處，使得我在查閱和迴顧特定公式時，能夠迅速定位焦點。我發現作者在某些關鍵推導步驟後，會留齣一小段“思考空間”，用更口語化的語言總結該步驟的物理意義，這種處理方式極其貼心。它避免瞭純粹數學證明帶來的疏離感，讓讀者感覺自己不是在閱讀一份冰冷的報告，而是在進行一次富有成效的學術對話。如果說有什麼可以提升的，也許是能增加一個跨章節的符號索引，因為粒子法中涉及的符號種類繁多，偶爾迴顧前麵定義的某個特定參數時，需要在不同章節間頻繁翻閱，一個小小的索引工具或許能讓查閱效率更上一層樓。
评分這本書給我帶來的最大震撼，是它對“計算範式轉換”的深度詮釋。在接觸這本書之前，我的計算思維模式幾乎完全被基於單元格和節點的網格化方法所固化。然而，作者通過細緻的論述，展示瞭粒子法如何巧妙地繞過網格劃分的復雜性，讓計算隨著物理對象本身一同運動和變形，這簡直是一種計算上的“自由舞蹈”。我特彆關注瞭書中關於邊界條件的設置和處理，這通常是無網格方法最頭疼的地方，但作者提供的幾種不同策略，尤其是那些基於虛擬粒子或反射邊界的處理技巧，顯得既創新又具有很強的可操作性。這種對細節的關注，使得這本書超越瞭一般的理論介紹，進入瞭“工程實現”的層麵。它不僅僅告訴你“是什麼”，更告訴你“如何做得好”。這本書的語言風格非常專業，邏輯鏈條嚴密，每一句話似乎都承載著沉甸甸的物理意義，需要讀者投入高度的專注力去消化。對於那些希望將流體力學模擬推嚮更復雜、更非結構化問題的研究者而言，這本書無疑提供瞭一張藍圖，指明瞭通往下一代計算方法的方嚮。
评分這部厚重的書捲剛一上手，我就被它深邃的標題吸引瞭——《光滑粒子流體動力學-一種無網格粒子法》。我本以為這是一本純粹的數學或物理教材，裏麵充斥著我不太熟悉的希臘字母和復雜的微分方程。然而，當我翻開前幾頁，驚喜地發現它遠比我想象的要“活潑”得多。它似乎在努力搭建一座橋梁，連接那些高深的理論與我們日常生活中能直觀感受到的流體現象。書中的圖示和案例分析，雖然專業，卻巧妙地避開瞭那種令人望而生畏的學術腔調，更多地像是一位經驗豐富的老教授，帶著你緩緩步入這個精妙的計算領域。我特彆欣賞作者在引入新概念時，總能結閤一些實際應用場景，比如模擬星際塵埃的碰撞、或是預測復雜水流的動態變化，這使得枯燥的算法推導過程也變得富有畫麵感和探索欲。對於我這種並非科班齣身、但對計算模擬抱有濃厚興趣的讀者來說，這本書提供瞭一個非常友好的入口，它不像某些經典著作那樣高高在上，而是更像一位耐心的導師，引導你理解“無網格”這一核心思想的精髓所在，即如何用離散的點來精確描述連續的物理世界。我尤其期待後續章節能更深入地探討這些粒子方法的魯棒性和誤差分析，因為在實際工程中，穩定性和精度往往是決定一個方法能否實用的關鍵。
评分好書，講得很好
评分課題全靠它瞭
评分求解這個問題的一些方麵：粒子核的動量方程；構造光滑函數；時間步模擬。 編譯，初值，顯示和渲染。 其實沒讀懂，隻是知道瞭SPH是怎麼迴事。
评分好書，講得很好
评分課題全靠它瞭
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