格子Boltzmann方法與計算氣動聲學

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 氣動聲學 1
1.2.1 氣動聲學的發(fā)展歷程 1
1.2.2 氣動聲學理論的工業(yè)應用 2
1.2.3 氣動噪聲的危害 4
1.3 計算氣動聲學 6
1.3.1 計算氣動聲學的研究范疇 6
1.3.2 計算氣動聲學方法的分類 7
1.3.3 空間與時間離散格式 7
1.3.4 計算邊界條件 22
1.4 格子Boltzmann方法 25
1.4.1 格子Boltzmann模型的發(fā)展 26
1.4.2 格子Boltzmann方法直接計算氣動噪聲技術的發(fā)展 28
1.4.3 基于格子Boltzmann方法的聲學模型的發(fā)展 30
1.5 本書主要內容 31
第2章 格子Boltzmann方法理論基礎 33
2.1 引言 33
2.2 不可壓縮流格子Boltzmann模型 35
2.2.1 二維單松弛BGK格子Boltzmann模型 35
2.2.2 二維MRT格子Boltzmann模型 39
2.2.3 三維不可壓縮流格子Boltzmann模型 43
2.3 可壓縮流格子Boltzmann模型 44
2.3.1 二維可壓縮流格子Boltzmann模型 44
2.3.2 三維可壓縮流格子Boltzmann模型 49
2.4 格子Boltzmann方法的邊界條件 49
2.5 本章小結 51
第3章 間斷Galerkin格子Boltzmann方法 53
3.1 引言 53
3.2 格子Boltzmann方法的譜性質 53
3.2.1 平面波在線化可壓縮流NSE中的精確解 53
3.2.2 離散速度Boltzmann方程的譜性質 55
3.2.3 單松弛BGK模型和MRT模型的譜性質 60
3.3 間斷Galerkin有限元方法的譜性質 68
3.4 二維間斷Galerkin格子Boltzmann方法 72
3.4.1 二維多項式基函數(shù)、插值節(jié)點和量度系數(shù) 72
3.4.2 二維間斷Galerkin格子Boltzmann方法數(shù)值算例 77
3.5 三維間斷Galerkin格子Boltzmann方法 93
3.5.1 三維多項式基函數(shù)、插值節(jié)點和量度系數(shù) 93
3.5.2 三維間斷Galerkin格子Boltzmann方法數(shù)值算例 97
3.6 本章小結 103
第4章 高精度有限差分格子Boltzmann方法 104
4.1 引言 104
4.2 有限差分算子的譜性質 104
4.3 二維高精度有限差分格子Boltzmann方法 109
4.3.1 過濾器算子和加權本質非振蕩格式 109
4.3.2 隱式-顯式時間積分格式 114
4.3.3 二維高精度有限差分格子Boltzmann方法數(shù)值算例 116
4.4 三維高精度有限差分格子Boltzmann方法 127
4.4.1 三維高精度空間差分離散策略 127
4.4.2 三維高精度有限差分格子Boltzmann方法數(shù)值算例 128
4.5 本章小結 133
第5章 三類時間積分方法的比較 134
5.1 引言 134
5.2 時間積分方法的分類原理 134
5.2.1 直接時間積分方法 134
5.2.2 解耦時間積分方法 135
5.2.3 分裂時間積分方法 136
5.2.4 基于時間積分方法的時間離散格式 137
5.3 三類時間積分方法的基本性質 140
5.3.1 三類時間積分方法的內存消耗和時間精度 140
5.3.2 三類時間積分方法的譜性質和數(shù)值穩(wěn)定性 142
5.4 三類時間積分方法的性能測試 147
5.4.1 并行算法中的OpenMP標準簡介 147
5.4.2 三類時間積分方法的性能測試算例 148
5.5 本章小結 165
第6章 格子Boltzmann方法中的兩類無反射邊界條件 166
6.1 引言 166
6.2 格子Boltzmann方法中的特征邊界條件 166
6.2.1 不可壓縮流格子Boltzmann方法中的特征邊界條件 167
6.2.2 可壓縮流格子Boltzmann方法中的特征邊界條件 177
6.3 格子Boltzmann方法中的吸收類邊界條件 184
6.3.1 不可壓縮流格子Boltzmann方法中的吸收類邊界條件 184
6.3.2 可壓縮流格子Boltzmann方法中的吸收類邊界條件 199
6.4 兩類無反射邊界條件的比較 205
6.4.1 不可壓縮流格子Boltzmann方法中兩類無反射邊界條件的比較 206
6.4.2 可壓縮流格子Boltzmann方法中兩類無反射邊界條件的比較 208
6.5 本章小結 210
第7章 基于格子Boltzmann方法的直接數(shù)值模擬 211
7.1 引言 211
7.2 單腔流和雙腔流的非線性動力學反饋原理 212
7.3 雷諾數(shù)對雙腔流噪聲自激振蕩的影響 221
7.4 幾何結構對雙腔流噪聲自激振蕩的影響 228
7.5 本章小結 232
參考文獻 233
附錄 254