Smoothed Particle Hydrodynamics

Smoothed Particle Hydrodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:World Scientific Pub Co Inc
作者:Liu, G. R.
出品人:
页数:472
译者:
出版时间:2003-2
价格:$ 210.18
装帧:HRD
isbn号码:9789812384560
丛书系列:
图书标签:
  • SPH
  • fluid
  • Graphics
  • mechanics
  • SPH
  • 流体动力学
  • 计算流体动力学
  • 数值方法
  • 物理模拟
  • 工程应用
  • 无网格方法
  • 粒子法
  • 科学计算
  • 模拟仿真
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具体描述

This is the first-ever book on smoothed particle hydrodynamics (SPH) and its variations, covering the theoretical background, numerical techniques, code implementation issues, and many novel and interesting applications. It contains many appealing and practical examples, including free surface flows, high explosive detonation and explosion, underwater explosion and water mitigation of explosive shocks, high velocity impact and penetration, and multiple scale simulations coupled with the molecular dynamics method. An SPH source code is provided, making this a friendly book for readers and SPH users.

作者简介

G. R. Liu received his PhD from Tohoku University, Japan in 1991. He was a Postdoctoral Fellow at Northwestern University, U. S. A. He is currently the Director of the Centre for Advanced Computations in Engineering Science (ACES), National University of Singapore. He is the President of the Association for Computational Mechanics (Singapore), and an executive council member of the International Associate for Computational Mechanics. He is also a Professor at the Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore. He has provided consultation services to many national and international organizations. He authored more than 500 technical publications including more than 330 international journal papers and eight authored books, including two bestsellers: "Meshfree Method: moving beyond the finite element method" and "Smoothed Particle Hydrodynamics: a Meshfree Particle Methods". He is the Editor-in-Chief of the International Journal of Computational Methods and an editorial member of five other journals including the IJNME. He is the recipient of the Outstanding University Researchers Awards, the Defence Technology Prize (National award), Silver Award at CrayQuest competition, the Excellent Teachers Awards, the Engineering Educator Awards, and the APACM Award for Computational Mechanics. His research interests include Computational Mechanics, Meshfree Methods, real-time computation, Nano-scale Computation, Micro bio-system computation, Vibration and Wave Propagation in Composites, Mechanics of Composites and Smart Materials, Inverse Problems and Numerical Analysis.

目录信息

Introduction
Navier-Stokes equations in Lagrangian form
Finite control volume and infinitesimal fluid cell
The continuity equation
The momentum equation
The energy equation
Navier-Stokes equations
SPH formulations for Navier-Stokes equations
Particle approximation of density
Particle approximation of momentum
Particle approximation of energy
Numerical aspects of SPH for dynamic fluid flows
Artificial viscosity
Artificial heat
Physical viscosity description
Variable smoothing length
Symmetrization of particle interaction
Zero-energy mode
Artificial compressibility
Boundary treatment
Time integration
Particle interactions
Nearest neighboring particle searching (NNPS)
Pairwise interaction
Numerical examples
Applications to incompressible flows
Applications to free surface flows
Applications to compressible flows
Concluding remarks
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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老实说,这本书的阅读体验是极具挑战性的,它要求读者具备扎实的数学基础,尤其是在张量分析和偏微分方程方面要有足够的敏感度。我刚翻开前几章时,一度感觉自己像是在啃一块硬骨头,那些公式的密集程度和符号的抽象程度,着实让人望而却步。然而,一旦你坚持了下来,跨过最初的认知门槛,你会发现作者构建了一个宏大而精密的理论体系。书中对误差分析的探讨尤为深刻,它没有停留在表面上说“这个方法很准确”,而是深入到了离散化误差、截断误差和数值稳定性的各个层面,并提供了严谨的收敛性证明。这对于追求学术严谨性的读者来说,是极大的福音。我注意到作者在引用文献时也非常严谨,将许多前沿的研究成果巧妙地融入到经典框架之中,使得整本书既有历史的厚重感,又不失与时俱进的活力。尽管阅读过程需要反复查阅参考资料,但这恰恰体现了本书知识密度的极高价值——它迫使你停下来,真正去思考每一个数学操作背后的物理意义,而不是简单地复制粘贴代码。

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这本书的排版和图示是另一个值得称赞的亮点,它有效地缓解了主题本身的枯燥感。那些精心绘制的二维和三维流场示意图,对于理解粒子如何在空间中分布和演化,起到了不可替代的作用。我尤其喜欢其中对比不同参数设置下模拟结果的那些并列图,直观地展示了模型敏感性的变化。举个例子,书中关于自由表面流动的描述,配合上那些层层叠叠、形态各异的液面图形,让原本抽象的 Navier-Stokes 方程在视觉上变得生动起来。这对于教学和自学都非常友好,它将原本需要花费大量篇幅进行文字解释的概念,用一张图就清晰地传达了。此外,作者在案例分析部分的选择也十分贴合工业需求,涵盖了从宏观的冲击波传播到微观的颗粒物混合等多种场景,每种场景都配有详细的参数设置和计算资源估算。这使得读者在学习理论的同时,也能对实际计算成本和可行性有一个合理的预期,避免了“纸上谈兵”的窘境。

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总的来说,这本书的价值在于其深度和广度的完美结合,但它绝非一本适合初学者的入门读物,更像是为已经有一定计算物理背景的专业人士准备的进阶手册。它成功地将一个复杂且快速发展的计算领域,系统地梳理并呈现出来。阅读过程中,我最大的感受是作者对细节的执着,他对数值不稳定性的处理技巧,尤其是那些针对低密度区域或高梯度区域的局部修正策略,显示了其深厚的功力。书中后半部分关于并行计算和 GPU 加速的讨论,虽然篇幅不长,但为现代高性能计算环境下的应用指明了方向,提供了宝贵的起点。它不满足于停留在理论层面,而是积极地将理论与现代计算硬件的特性相结合,展现了该方法在未来工程应用中的巨大潜力。如果你寻求一本能让你真正理解粒子法背后的数学本质,并能指导你进行复杂、高精度数值模拟的权威参考,那么这本书的投资绝对是值得的,它将是你书架上最常被翻阅的那一本专业书籍。

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这本书的内容简直是为那些对流体力学和计算方法有深入探索欲望的人量身定做的。我花了相当长的时间来阅读,发现它不仅仅是一本理论性的著作,更像是一本实战指南。作者在讲解基本原理时,那种深入浅出的能力令人印象深刻,将复杂的物理现象用清晰的数学框架展现出来。特别是关于粒子间相互作用力的推导部分,逻辑链条极其严密,每一步的假设和推导都有充分的依据,这对于我理解高精度模拟的底层逻辑至关重要。我特别欣赏作者在处理边界条件时的细致,这在实际应用中往往是难点,但书里给出的多种处理方案,配上详尽的优缺点分析,让我能够根据不同的工程需求做出最优选择。翻阅全书,我能感受到作者丰富的实践经验,他似乎预料到了读者在学习过程中可能会遇到的每一个“坑”,并提前设置好了“路标”。对于想要从基础走向高级应用的工程师或研究人员来说,这本书无疑是一笔宝贵的财富,它提供的不仅仅是知识,更是一种解决问题的思维模式。我个人已经开始尝试将书中的某些算法应用到我当前的项目中,效果显著,尤其是对非光滑界面和复杂流体运动的捕捉能力,远超我此前的预期。

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对于那些渴望掌握计算模拟前沿技术的工程师而言,这本书提供的视角是极其独特的。它没有过度依赖传统的有限元或有限差分方法,而是专注于一种基于拉格朗日视角、无网格的求解技术。这种方法的灵活性在处理大变形、流固耦合以及物质的剧烈运动时,展现出了无与伦比的优势。书中对核函数(Kernel Function)的选取和光滑操作的数学原理进行了细致的剖析,解释了为什么不同的核函数会带来不同的数值扩散特性,以及如何通过调节光滑长度参数来平衡精度和计算效率。这部分内容对于想要进行方法创新或算法优化的研究人员来说,简直是“干货”满满。我印象最深的是关于动量守恒和能量守恒在粒子离散化过程中如何被近似保证的讨论,作者提出了几套巧妙的修正方案,这些方案有效地降低了传统无网格方法中常见的“虚假能量”问题。这本书不仅仅是传授知识,更是在培养读者批判性地审视现有数值方法的思维。

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还行吧,我用来学sph 理论的,有些地方写得不太清楚,只给了结论。

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