計算流體力學網格生成方法

目錄
第1 章結論 1
1.1 網格生成的一般概念 1
1.2 對網格的要求 3
1.3 網格的分類 5
1.3.1 結構網格 6
1.3.2 非結構網格 8
1.3.3 分塊網格 8
1.3.4 重疊網格 9
1.3.5 雜交混合同格 9
1.4 網格生成方法 9
1.4.1 結構網格生成方法 10
1.4.2 非結構網格生成方法 11
1.5 大型軟件 12
參考文獻 15
第2 章直角坐標系中的矢量和張量 17
2.1 符號及求和約定 17
2.1.1 指標記法 17
2.1.2 求和約定及啞標 18
2.1.3 自由指標 19
2.1.4 克羅內克符號 20
2.1.5 置換符號 21
2.1.6 陽與們的關系 23
2.1.7 指標記法的運算特點 25
2.2 矢量的坐標變換 27
2.2.1 坐標變換 27
2.2.2 矢量的變換規(guī)律 29
2.3 笛卡兒張量的概念 32
2.4 笛卡兒張量的代數(shù)運算 36
2.4.1 張量的和 36
2.4.2 張量的外積 36
2.4.3 張量的縮并 38
2.4.4 張量的內積 38
2.4.5 對稱張量和反對稱張量 39
2.4.6 關于張量和矩陣 39
2.4.7 張量判別法則 40
2.5 笛卡兒張量的微分 41
2.5.1 張量場 41
2.5.2 張量場的梯度 42
2.5.3 張量場的散度 43
2.6 張量場的積分 45
2.6.1 散度定理 45
2.6.2 梯度定理 46
2.6.3 旋度定理 46
2.6.4 斯托克斯定理 46
2.7 笛卡兒張量表示的流體力學基本方程 48
2.7.1 基本方程的積分形式 48
2.7.2 基本方程的微分形式 50
參考文獻 51
第3 章曲線坐標系 53
3.1 曲線坐標系的概念 53
3.2 曲線坐標系的坐標基本矢量和倒易基本矢量 54
3.3 矢量在斜交曲線坐標系中的分解 58
3.3.1 矢量的分解及其分解式 58
3.3.2 矢量的投影分量 59
3.3.3 協(xié)變分量和逆變分量及協(xié)變物理分量和逆變物理分量 59
3.3.4 矢量向基本矢量方向的分解 59
3.3.5 矢量向倒易基本矢量方向的分解 60
3.3.6 用協(xié)變、逆變分量表示矢量的笛卡兒直角坐標分量 61
3.4 度量張量和倒易度量張量 62
3.5 斜交曲線坐標系諸要素 66
3.5.1 微元位置矢量 66
3.5.2 徽元面積表達式 67
3.5.3 徽元體積 68
3.6 基本矢量的導數(shù)與Christoffel 符號 68
3.6.1 基本矢量的導數(shù)及第二類Christoffel 符號 68
3.6.2 第一類Christoffel 符號 69
3.6.3 用度量張量表示兩類Christoffel 符號 69
3.6.4 倒易基本矢量的導數(shù) 70
3.6.5 .fi對坐標的導數(shù)及目的計算公式 70
3.7 斜交曲線坐標系中的梯度、散度和旋度 71
3.7.1 標量伊的梯度 71
3.7.2 矢量主的散度主 72
3.7.3 拉普拉斯算子的表達式 73
3.7.4 矢量A 的旋度VXA 73
3.8 正交曲線坐標系 74
3.8.1 基本矢量和倒易基本矢量 74
3.8.2 矢量的協(xié)變與逆變分量 75
3.8.3 度量張量和倒易度量張量 75
3.8.4 協(xié)變、逆變分量的關系 76
3.8.5 梯度、散度、調和量、旋度的表示式 76
3.8.6 正交曲線坐標系舉例 78
3.9 曲線坐標系中的流體力學基本方程 81
參考文獻 91
第4 章代鼓罔格生成方法 92
4.1 代數(shù)坐標變換 92
4.2 單方向插值 95
4.2.1 多項式插值 95
4.2.2 Hermite 插值多項式 99
4.2.3 矢性三次多項式插值 101
4.2.4 數(shù)性三次多項式插值 102
4.2.5 三次樣條函數(shù) 105
4.3 多方向插值和無限插值 109
4.3.1 投射算子和二維雙線性映射 109
4.3.2 T凹的數(shù)值實施 112
4.3.3 二維πτ 113
4.4 拉伸變換 117
4.4.1 拉伸變換概念及舉例 117
4.4.2 Eriksson 函數(shù) 119
4.4.3 雙曲正切和雙曲正弦控制函數(shù) 120
4.5 等比數(shù)列拉伸法 120
4.6 以弧長為自變量的插值方法 122
參考文獻 124
第5 章二維橢圓型方程網格生成方法 126
5.1 偏微分方程基本概念 126
5.1.1 一般形式 126
5.1.2 線性、非線性與擬線性 127
5.1.3 一階偏微分方程 128
5.1.4 二階偏微分方程 130
5.2 橢圓型方程網格生成 133
5.2.1 拉普拉斯方程 134
5.2.2 ~自松方程 139
5.3 在變換平面求解的方程 144
5.4 網格生成方程的離散求解 147
5.4.1 逐點超松弛方法 148
5.4.2 逐線超松弛方法 149
5.5 求源項的方法 152
5.5.1 Thompson 方法 152
5.5.2 Thomas-MiddlecoH 方法 153
5.5.3 Sorenson 方法 157
5.5.4 Hilgensωck 方法 162
5.6 數(shù)值-代數(shù)混合方法 170
參考文獻 176
第6 章三維橢圓型方程網格生成方法 178
6.1 橢圓型偏微分方程 178
6.2 計算空間的方程 178
6.3 網格生成方程的離散求解 182
6.3.1 逐點超松弛方法 183
6.3.2 逐線超松弛方法 184
6.4 求源項的方法 185
6.4.1 Thomas 方法 185
6.4.2 Hilg四sωd 方法 190
6.4.3 Thompson 方法 204
參考文獻 208
第7 章協(xié)變拉普拉斯方程方法11 210
7.1 控制方程 210
7.2 方程離散與求解 211
7.3 網格質量評估 214
7.4 網格舉例 215
參考文獻 229
第8 章雙曲型方程網楠生成方法 230
8.1 引言 230
8.2 雙曲型內場網格生成 231
8.2.1 雙曲內場網格生成控制方程 232
8.2.2 二維雙曲內場網格生成方程線性化 232
8.2.3 蘭維雙曲內場網格生成方程線性化及求解 234
8.2.4 網格單元尺寸的確定 239
8.2.5 邊界條件 240
8.2.6 網格光順機理 241
8.3 雙曲表面網格生成 243
8.3.1 雙曲表面網格生成的控制方程 243
8.3.2 雙曲表面網格生成方程的數(shù)值求解 243
8.3.3 與參考表面的通訊 244
8.4 網格舉例 245
8.4.1 二維雙曲內場網格 245
8.4.2 三維雙曲內場間格 248
8.4.3 雙曲表面網格 252
參考文獻 255
第9 章拋物型方程網楠生成方法 257
9.1 引言 257
9.2 拋物型方程的數(shù)值解法 258
9.2.1 顯式格式 259
9.2.2 隱式格式 261
9.3 二維拋物型網格生成 263
9.3.1 方程離散與求解 263
9.3.2 網格代數(shù)預測 266
9.3.3 網格質量評估 269
9.3.4 二維網格舉例 269
9.4 三維拋物型網格生成 281
9.4.1 控制方程離散與求解 281
9.4.2 網格代數(shù)預測 285
9.4.3 待求未知線替換 287
9.4.4 蘭維網格舉例 288
參考文獻 296
第四章分塊同格與重疊網格 298
10.1 復雜外形網格策略 298
10.2 分塊網格 299
10.2.1 相鄰塊坐標線的通訊 299
10.2.2 網格拓撲 300
10.2.3 對塊內網格的要求 300
10.2.4 一種分塊網格生成方法 301
10.3 重疊網格 316
10.4 多層多塊嵌套重疊網格隱式切割技術 319
10.4.1 引言 319
10.4.2 基本概念 322
10.4.3 重疊網格處理策略 324
10.4.4 重疊網格尋點策略 325
10.4.5 固體內網格點識別 327
10.4.6 壁面重疊處理方法 329
10.4.7 重疊網格間流場信息交換方法 330
10.4.8 多級網格切割方法 331
10.4.9 嵌套邊界處理 332
10.4.10 驗證算例與分析 332
10.4.11 結論與展望 343
參考文獻 344