本书结合作者的部分研究成果,系统介绍了浸入边界流固耦合方法基本思想、数学模型和数值计算方法,并结合在生物力学、能源工程、海洋工程等多个场景提供工程应用案例,同时还提供了经典浸入边界方法的数值计算程序源代码,以方便读者快速掌握该方法。
内容主要包括:浸入边界法研究进展、浸入边界法的基本思想与数学模型、任意刚体与流体耦合运动的浸入边界法、柔性大变形结构与流体耦合的浸入边界法、基于LBM+ALE混合的浸入边界流固耦合方法、高雷诺浸入边界流固耦合方法、浸入边界流固耦合方法工程应用举例等。全书理论研究和应用分析相结合,对从事基础研究和工程应用研究的科研人员都具有重要的学术参考价值和工程应用价值。
本书适于相关专业领域的科研人员和工程技术人员阅读,也可作为高等院校数学、物理、力学、工学、能源动力和水利水电等专业的计算流体力学与流固耦合力学课程的教材或参考用书。
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2005/09 - 2008/06,昆明理工大学,工程力学,博士
2003/09 - 2005/06,昆明理工大学,工程力学,硕士
1996/09 - 2000/06,武汉大学(原武汉水利电力大学),水利水电工程,学士2020/09 - 至今,四川大学,水利水电学院,教授,博士生导师
2016/07 - 2017/07,美国辛辛那提大学,访问学者
2014/11 - 2015/04,澳大利亚新南威尔士大学,访问学者
2014/01 – 2020/08,昆明理工大学,建筑工程学院,博士生导师
2012/08 – 2020/08,昆明理工大学,建筑工程学院,教授(破格)
2008/07 - 2012/07,昆明理工大学,建筑工程学院,助教,副教授
2006/09 - 2007/02,香港城市大学,建筑工程系,研究水力学及河流动力学、流固耦合及工程应用流固耦合动力学理论及其在水力发电机组中的应用,云南省自然科学奖一等奖,2020年,排名第1。兼任Int J Comput Meth等7个杂志编委,中国振动工程学会动力学载荷与设计专委会委员、江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心等三个国家级研究平台的技术委员会委员、西藏水力发电工程学会金结机电专委会委员,国际计算方法学术会议(ICCM)、全国水力机械及其系统学术会议以及全国流动安全与控制学术会议学术委员会委员。
1. 绪论
1.1流固耦合方法简介
1.2浸入边界方法简介
1.3浸入边界法发展趋势
2. 浸入边界法控制方程
2.1浸入边界理论描述
2.2流体控制方程
2.3固体控制方程
2.4耦合边界条件
2.5浸入边界数学模型
2.6浸入边界法分类
3. 扩散浸入边界法
3.1经典扩散方法
3.2直接惩罚方法
3.3高阶函数扩散方法
3.4隐式直接力法
4. 锐利界面浸入边界法
4.1锐利界面数学描述
4.2插值点速度求解方法
4.3 浸入边界点速度求解方法
4.4边界层速度修正
5. IBM+ LBM+ALE混合浸入边界法
5.1 流体动力学的LBM描述与求解方法
5.2 LBM+IBM控制方程描述与耦合求解方法
5.3 IBM+ LBM+ALE控制方程描述与耦合求解方法
5.4 IBM+ LBM+ALE混合求解方法程序简介
6. 高雷诺数浸入边界法
6.1 浸没边界法的高雷诺数应用
6.2 湍流壁模型
6.3 湍流模型
6.4 扩散浸没边界法
6.5 锐利浸没边界法
7. 基于浸入边界的流固耦合计算策略
7.1时空高阶格式
7.2松耦合算法
7.3强耦合算法
7.4迭代求解策略
7.5收敛加速与并行计算策略
8. 工程应用举例
8.1板或梁流激振动
8.2水翼主动与半主动耦合运动
8.3三维圆柱或双曲柱绕流
8.4 粒子沉降
8.5 鱼的自主游动
8.6 水力机械导叶调节模拟