传输过程数值模拟可视化编程开发(基于HTML5技术)
定 价:68 元
- 作者:王斌武,宋小鹏,吴国珊 著
- 出版时间:2018/5/1
- ISBN:9787502477424
- 出 版 社:冶金工业出版社
- 中图法分类:TP391.92
- 页码:196
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
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《传输过程数值模拟可视化编程开发(基于HTML5技术)》主要介绍了使用HTML5/JavaScript编程实现传输现象数值模拟程序的开发,旨在帮助读者快速开发可视化的仿真程序。
《传输过程数值模拟可视化编程开发(基于HTML5技术)》简要介绍了有限体积法和有限单元法等计算方法,内容涵盖了仿真程序的几乎全部流程,包括前处理(主要为简单用户界面设计和网格剖分)、计算(扩散方程与对流一扩散方程的离散、有限元系数矩阵计算、方程组求解)和后处理(图、表、Contour图等后处理图像绘制);介绍了后处理图形图像绘制、基于Delaunay三角化算法的网格剖分、常规温度场、包含相变过程的温度场、简单稳态不可压缩流体流动的理论基础和程序实现。
《传输过程数值模拟可视化编程开发(基于HTML5技术)》可作为冶金、材料、热能等相关专业教材及参考书,也可供从事传输过程数值模拟的科技工作者参考。
由于一个项目的需要,笔者开始接触计算流体力学(CFD)模拟商业软件,经过一段时间的学习和使用,以为熟悉一个商业软件的操作也就理解计算流体力学。但实际上,仅仅会操作一款CFD软件,而不明白其所包含的原理与算法,离入门可能仍然有很远的距离。当笔者熟练操作商业软件,可对流体流动进行建模、设置、计算及分析时,也意识到庞大的商业软件程序包也可能对一个一维简单扩散传输方程束手无策,但一个数十行的C/C++代码却能完美解决问题。这样的差异源于对CFD理论知识的认知不足,笔者查阅了许多关于传输过程数值模拟程序开发计算的书籍,开始用C/C++编写一些简单的传输过程数值模拟程序。在辅导学生做关于数值模拟的毕业设计(论文)时,发现部分学生对编程存在着一种恐惧心理,他们反映程序的设计与编制工作很困难。而在笔者学习过程中,专门针对有限体积法的流动/传热计算程序设计的相关书籍少之又少,如果将最简单、最基础的流动/传热的程序呈现给读者,让读者在自行编写数值模拟程序时有所参考、有所比较,势必会对传输原理有更好的理解。
经过几年对传输过程数值模拟程序开发的浅显思考,笔者试图将传输过程数值模拟程序运行于浏览器端,使得执行简单数值模拟程序完全像打开一个网页一样简单,于是就有了本书的梗概。
1 传输过程数值模拟程序开发综述
2 后处理之使用HTML5/js实现数据可视化的尝试
2.1 开发平台搭建
2.2 HTML5基础入门
2.2.1 js基础
2.2.2 HTML基础
2.2.3 文档对象模型DOM及表单
2.2.4 HTML5Canvas绘图基础
2.2.5 程序调试及数据输出
2.3 基于HTML5的数据可视化后处理
2.3.1 Contour图中的Legend渐变颜色生成
2.3.2 Contour绘制简介
2.3.3 矢量图的绘制
2.3.4 使用Chartis绘制曲线
2.3.5 js动态生成报表
2.4 本书程序的组织结构及基本程序段说明
3 前处理之简单2D几何图形网格剖分
3.1 简单网格剖分
3.1.1 一维均匀网格
3.1.2 二维矩形区域均匀网格
3.2 Delaunay算法简介及实现
3.2.1 Voronoi图及Delaunay三角化
3.2.2 Delaunav算法
3.3 基于Delaunay算法生成三角单元的尝试
3.3.1 简单平面几何图形的计算机描述
3.3.2 基于Delaunay三角化算法剖分简单计算域的尝试
3.4 前处理网格剖分小结
4 传输过程扩散方程数值计算入门
4.1 一维导热问题
4.1.1 预备知识:TDMA算法求解三对角方程组
4.1.2 显式求解
4.1.3 隐式求解
4.1.4 Crank一Nicholson格式
4.1.5 稳态问题
4.1.6 内热源、多材质及边界条件的处理
4.1.7 非线性材料
4.1.8 非均匀网格
4.2 二维导热问题
4.2.1 预备知识:线性方程组求解的相关知识
4.2.2 2D温度场计算与验证
4.2.3 不同材料界面接触热阻的处理
4.3 包含相变过程的温度场求解
4.3.1 预备知识:Newton—Raphson法求解非线性方程组
4.3.2 纯物质相变过程温度场求解
4.3.3 非纯物质相变过程中温度场计算
4.4 泊松方程数值解的工程技术上的应用
5 稳态不可压缩牛顿流体流动数值计算入门
5.1 一维对流方程
5.2 对流一扩散方程
5.2.1 对流一扩散方程的离散
5.2.2 一维对流一扩散方程常见离散格式算例
5.2.3 对流扩散方程的QUICK格式求解
5.2.4 涡量一流函数算法计算不可压缩稳态流体流动
5.3 求解流体流动的算法枚举
5.4 基于交错网格和SIMPLE算法求解流体流动的一般步骤
5.4.1 交错网格简介
5.4.2 SIMPLE算法简介
5.4.3 sIMPLE算法计算二维稳态流场的一般步骤
5.5 基于同位网格稳态流体流动计算
5.5.1 同位网格简介
5.5.2 Rhie—Chow算法
5.5.3 收敛判据举例
5.5.4 同位网格结合SIMPLE算法计算一维流动算例
5.5.5 同位网格结合人工压缩算法计算方腔流动算例
5.6 其他复杂问题
6 二维温度场有限元程序开发入门
6.1 有限元方法求解温度场理论基础
6.1.1 无内热源稳态温度场内部单元矩阵计算
6.1.2 源项及非稳态项的处理
6.1.3 边界条件的处理
6.1.4 整体合成的概念
6.1.5 减少稀疏矩阵带宽的方法
6.1.6 有限元温度场求解流程
6.1.7 后处理中的两个基本问题
6.2 2D温度场验证算例
6.3 非矩形区域温度场算例
6.4 程序改进及展望
7 实例与扩展
7.1 js向C++移植
7.2 基于H5的简单用户图形界面(GUI)设计
7.3 实例分析
7.3.1 需求分析与程序框架
7.3.2 程序实现
7.3.3 计算验证
7.3.4 程序维护
参考文献