序
前言
第1章 绪论
1.1 气体颗粒两相流动系统
1.1.1 多相流动和两相流动
1.1.2 气体颗粒两相流动所涉及的领域
1.1.3 连续介质与离散颗粒
1.1.4 描述流动的两种基本方法
1.2 气体颗粒两相流研究发展与现状
1.2.1 气体颗粒两相流研究的历史发展
1.2.2 气体颗粒两相流研究方法
1.3 光滑粒子流体动力学研究现状
1.3.1 SPH方法的优势
1.3.2 SPH方法研究进展
1.3.3 SPH方法总结评述
1.4 SDPH FVM耦合方法提出的必然性
1.4.1 SDPH方法
1.4.2 SDPH FVM耦合方法
1.5 本书内容安排
参考文献
第2章 多相流数值模拟常用模型及方法
2.1 双流体模型
2.1.1 模型概述
2.1.2 守恒方程
2.1.3 曳力模型
2.1.4 热传导模型
2.1.5 算例验证
2.2 混合模型
2.2.1 模型概述
2.2.2 守恒方程
2.2.3 相对速度和滑移速度
2.3 颗粒轨道模型
2.3.1 模型概述
2.3.2 颗粒轨道方程
2.3.3 连续相与颗粒相的相间耦合
2.3.4 算例验证
2.4 拟颗粒模型
2.4.1 模型概述
2.4.2 守恒方程
2.4.3 拟颗粒与颗粒间相互作用
2.5 流体体积函数模型
2.5.1 模型概述
2.5.2 守恒方程
2.5.3 界面追踪
2.5.4 算例验证
2.6 小结
参考文献
第3章 SPH方法基本理论
3.1 传统SPH理论
3.1.1 函数积分插值
3.1.2 粒子近似方法
3.2 邻近粒子搜索
3.3 SPH方程积分求解
3.4 多相黏性流体的SPH离散方法
3.4.1 黏性项公式
3.4.2 多相流SPH方程及状态方程
3.4.3 人工应力方法
3.4.4 多相黏性流SPH方程
3.5 SPH固壁边界施加模型
3.5.1 基于罚函数方法的固壁边界施加模型
3.5.2 基于虚粒子方法的固壁边界施加模型
3.6 小结
参考文献
第4章 基于颗粒动力学模型的SDPH方法
4.1 颗粒动力学模型
4.1.1 颗粒数目密度分布
4.1.2 Boltzmann积分微分方程组和一般输运理论
4.1.3 碰撞积分简化
4.1.4 颗粒相的质量、动量和能量守恒方程
4.2 用于离散相求解的SDPH方法
4.2.1 SDPH方法的基本思想
4.2.2 SDPH方法的基本方程
4.2.3 SDPH方法与传统SPH方法的区别
4.3 超高速碰撞中的SDPH方法
4.3.1 适用于超高速碰撞问题的SPH方程组
4.3.2 弹丸和靶板的本构模型
4.4 算例验证
4.4.1 Couette流算例验证
4.4.2 铝球超高速正碰撞铝薄板算例验证
4.4.3 Whipple防护结构超高速碰撞算例验证
4.5 小结
参考文献
第5章 SDPH FVM耦合框架及其实现
5.1 求解双流体模型的SDPH与FVM离散方法
5.1.1 颗粒相求解的SDPH方法
5.1.2 气体相求解的FVM方法
5.2 SDPH FVM耦合框架及算法流程
5.2.1 SDPH FVM耦合框架
5.2.2 SDPH FVM耦合算法流程
5.2.3 边界条件
5.3 维分层颗粒沉降算例验证
5.4 小结
参考文献
第6章 含颗粒蒸发、燃烧模型的SDPH FVM耦合方法
6.1 颗粒蒸发模型
6.2 气相及颗粒相燃烧模型
6.3 气相爆轰模型
6.4 物质组分输运方程
6.5 含颗粒蒸发、燃烧模型的SDPH FVM耦合方法流程
6.6 圆盘型颗粒团传热过程数值模拟
6.7 射流颗粒蒸发过程数值模拟
6.8 炸药爆轰驱动颗粒运动过程数值模拟
6.9 小结
参考文献
第7章 求解气体一液滴两相流动过程SPH方法
7.1 基于连续表面力模型的表面张力算法
7.1.1 CSF模型
7.1.2 CSPM修正的表面张力算法
7.2 含壁面附着力模型的表面张力算法3l
7.3 气液大密度差两相流SPH方法
7.3.1 气液两相SPH离散方程
7.3.2 人工黏性
7.3.3 人工应力
7.3.4 气液两相SPH方程组
7.4 气相场中二元液滴碰撞过程数值模拟
7.4.1 空气中二元液滴正碰数值模拟
7.4.2 空气中二元液滴斜碰数值模拟
7.4.3 多个碰撞条件下的二元液滴碰撞数值模拟
7.5 液滴在气相场中二次破碎过程数值模拟
7.6 液滴在气固交界面变形移动过程数值模拟
7.6.1 剪切气流驱动液滴在固体表面变形运动二维数值模拟
7.6.2 剪切气流驱动液滴在固体表面变形运动三维数值模拟
7.7 小结
参考文献
第8章 含颗粒碰撞聚合、破碎过程的SDPH FVM耦合方法
8.1 液滴碰撞理论
8.2 液滴二次破碎理论
8.3 描述颗粒碰撞聚合、破碎的群体平衡模型
8.4 含颗粒碰撞聚合、破碎过程的SDPH FVM耦合方法流程
8.5 气化流化床颗粒尺寸分布数值模拟
8.6 小结
参考文献
第9章 SDPH FVM耦合方法在航天领域中的应用
9.1 固体火箭发动机喷管内气粒两相流数值模拟
9.2 过载条件下发动机燃烧室内气粒两相流数值模拟
9.3 大型固体火箭发动机内颗粒燃烧流动数值模

气体-颗粒(液滴、气泡或固体颗粒)两相流作为自然界和工业生产中很普遍的一种现象，广泛存在于航空航天、现代化工、能源、冶金、材料以及环保等各个领域，对该问题进行研究具有重要的科学价值和实际意义。本书是论述一种全新的求解气体-颗粒两相流动问题数值模拟方法的专著，包括基于颗粒动力学模型的SDPH方法的概念、SDPH-FVM耦合框架及其实现以及考虑颗粒蒸发、燃烧、聚合、破碎等过程的耦合新方法等。全书叙述力求简明扼要，重点突出。
本书适用于高等院校力学、工程热物理、航空航天、化工等专业高年级的本科生、研究生，以及相关专业的工程和科研人员使用。