网格生成技术是计算流体力学(CFD)的重要组成部分,也是CFD走向工程应用的瓶颈技术。这本《计算流体力学网格生成技术》对CFD网格生成技术进行了比较系统全面的介绍,内容包括:各种数值计算方法对网格的需求,静动态结构网格、非结构网格和混合网格生成技术,网格自适应技术和优化技术,多重网格计算所需的多级粗网格生成技术,并行网格生成及网格分区技术,复杂外形的描述与表面网格生成等,附录还简要介绍了几款常用的商业网格生成软件。鉴于作者的研究领域有限,本书重点介绍了非结构、混合网格生成技术;为了本书的完整性,对结构网格也进行了简要的介绍。本书的内容主要源于作者的研究工作,少部分内容取材于参考文献和同事的论文或报告。本书主要面向广泛应用CFD技术的航空航天领域,可供高等院校和科研单位相关专业的研究生、科技人员参考。对从事计算数学、计算物理等相关领域研究的读者亦有一定的参考价值。
序
前言
第1章绪论1
1.1计算流体力学的重要作用1
1.2网格生成技术的发展历程3
1.3计算流体力学对计算网格的基本要求9
1.3.1网格光滑性要求10
1.3.2网格正交性要求11
1.3.3网格分布要求12
1.4网格生成技术国内研究与应用现状14
参考文献15
第2章流动控制方程及计算流体力学计算方法概述19
2.1引言19
2.2流动控制方程20
2.2.1直角坐标下微分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程20
2.2.2贴体曲线坐标下微分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程21
2.2.3直角坐标下积分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程23
2.2.4直角坐标系下运动网格积分形式的雷诺平均Navier-Stokes方程23
2.3有限差分方法23
2.3.1计算格式的构造原则26
2.3.2二阶NND差分格式27
2.4有限体积方法28
2.4.1二阶精度NND有限体积格式29
2.4.2k-exact高阶精度重构方法34
2.4.3ENO和WENO高阶精度重构方法37
2.5有限元方法38
2.5.1间断Galerkin有限元方法39
2.5.2基函数的选取41
2.5.3黏性项的离散44
2.6其他方法45
2.6.1有限谱体积方法46
2.6.2有限谱差分方法47
2.6.3间断Galerkin有限元/有限体积混合方法49
2.7小结53
参考文献54
第3章结构网格生成方法概述64
3.1引言64
3.2代数网格生成方法65
3.3保角变换网格生成方法65
3.4求解微分方程的网格生成方法66
3.5复杂外形结构网格生成方法66
3.6小结68
参考文献68
第4章结构网格代数生成方法71
4.1引言71
4.2变换与网格剖分71
4.3超限插值方法72
4.3.1Boolean积形式73
4.3.2递归形式74
4.4超限插值方法的实际应用74
4.4.1线性插值74
4.4.2Lagrange插值75
4.4.3Hermite插值76
4.5网格步长控制78
4.5.1指数函数79
4.5.2双指数函数79
4.5.3双曲正切和双曲正弦函数80
4.6小结80
参考文献81
第5章复杂外形结构网格生成方法及应用82
5.1引言82
5.2多块对接和拼接结构网格82
5.2.1HyperCube++结构83
5.2.2HyperCube++结构生成86
5.2.3HyperCube++结构合并87
5.2.4多块对接和拼接结构网格应用实例88
5.3重叠结构网格93
5.3.1子域的划分和网格重叠拓扑结构93
5.3.2“洞”边界的生成95
5.3.3重叠结构网格应用实例97
5.4小结99
参考文献100
第6章非结构网格生成方法概述103
6.1引言103
6.2三种基本的非结构网格生成方法103
6.2.1阵面推进法103
6.2.2Delaunay三角化方法104
6.2.3基于四叉树/八叉树的网格生成方法105
6.3非结构网格技术常用数据结构及搜索算法106
6.3.1线性链表107
6.3.2二叉树108
6.3.3ADT结构111
6.3.4四叉树/八叉树113
6.4小结115
参考文献115
第7章非结构网格生成之阵面推进法117
7.1引言117
7.2网格分布控制——背景网格法117
7.3阵面推进法ll9
7.4相交性判断l20
7.5提高网格生成效率和可靠性的方法l22
7.5.1两个三角形相交预判l22
7.5.2邻近点和邻近阵元的筛选l22
7.5.3提高推进效率的其他方法123
7.5.4提高阵面推进可靠性的策略124
7.6各向异性非结构网格生成125
7.7阵面推进法非结构网格生成实例126
7.8小结131
参考文献132
第8章非结构网格生成之Delaunay方法134
8.1引言134
8.2Voronoi图和Delaunay三角化134
8.3Bowyer-Waston方法135
8.4边界完整性保持及边/面交换139
8.5约束Delaunay方法141
8.6自动插入网格节点方法及控制l42
8.7Delaunay方法非结构网格生成实例l42
8.8小结145
参考文献145
第9章四叉树/八叉树及Cartesian网格生成方法147
9.1引言147
9.2Cartesian网格生成方法148
9.2.1总体框架148
9.2.2模型表面网格数据输入与ADT数据结构的建立150
暂无