近幾十年來，以(yi)計算(suan)流(liu)(liu)體(ti)力學為(wei)(wei)基(ji)礎的(de)(de)數值模擬技術(shu)取得(de)了巨大成功，成為(wei)(wei)繼(ji)理論研(yan)究和(he)實驗研(yan)究兩種(zhong)傳統方(fang)法(fa)之外的(de)(de)第三種(zhong)關鍵手段(duan)。針對國防(fang)工程領域中(zhong)(zhong)極端復(fu)雜的(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)問題(ti)(ti)，一(yi)些原來認為(wei)(wei)難以(yi)解決的(de)(de)問題(ti)(ti)，在(zai)數值模擬技術(shu)的(de)(de)幫助下都(dou)能夠(gou)迎刃而解。無(wu)網格(ge)數值方(fang)法(fa)由于可以(yi)從本質(zhi)上解決網格(ge)法(fa)在(zai)求解大變形(xing)和(he)自由表面流(liu)(liu)動(dong)過程時遇到(dao)的(de)(de)網格(ge)扭曲、纏繞或者界面追蹤的(de)(de)技術(shu)難題(ti)(ti)，已(yi)迅速(su)成為(wei)(wei)計算(suan)力學方(fang)法(fa)研(yan)究的(de)(de)一(yi)個熱(re)點。光滑(hua)粒子流(liu)(liu)體(ti)動(dong)力學（SPH）便是這類方(fang)法(fa)中(zhong)(zhong)發展(zhan)最為(wei)(wei)迅速(su)、應用(yong)最為(wei)(wei)廣泛(fan)的(de)(de)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)。

SPH光滑(hua)核函數

SPH可應用于的(de)典型(xing)領域

光(guang)滑粒子流體動力學是20世紀70年代提(ti)出并逐漸發(fa)(fa)展(zhan)起來的(de)一門(men)數值(zhi)計算(suan)方法(fa)，由(you)于具(ju)有自適應性(xing)(xing)、無網(wang)格(ge)性(xing)(xing)、拉格(ge)朗日性(xing)(xing)以及粒子性(xing)(xing)等特性(xing)(xing)，其在求解(jie)大變形、自由(you)表面流、復雜(za)界面運動等過程中(zhong)具(ju)有較大優(you)勢，已廣(guang)泛應用于天體物理、沖擊(ji)爆(bao)炸、水(shui)動力學等領域。伴(ban)隨著高性(xing)(xing)能計算(suan)機(ji)以及虛擬現實、互聯(lian)網(wang)、云計算(suan)等新興技術(shu)的(de)快速發(fa)(fa)展(zhan)，以SPH為(wei)代表的(de)新一代數值(zhi)模擬方法(fa)必將迎來新的(de)發(fa)(fa)展(zhan)機(ji)遇。同時，發(fa)(fa)展(zhan)以新的(de)數值(zhi)仿真技術(shu)為(wei)核心的(de)計算(suan)機(ji)輔助工(gong)程必將為(wei)提(ti)升我國的(de)工(gong)業(ye)信息化水(shui)平發(fa)(fa)揮重要作用。

《光滑粒子流體動(dong)力(li)學新方(fang)法(fa)及應(ying)用》闡(chan)述了作者(zhe)及其研究(jiu)(jiu)團隊近20年(nian)來在(zai)SPH方(fang)法(fa)及應(ying)用方(fang)面取得(de)的(de)最新研究(jiu)(jiu)成果，這(zhe)些(xie)研究(jiu)(jiu)成果不僅涵蓋SPH方(fang)法(fa)研究(jiu)(jiu)的(de)主(zhu)要領域，而(er)且(qie)集(ji)中對(dui)SPH方(fang)法(fa)前沿(yan)問(wen)(wen)題(ti)(ti)和尖端問(wen)(wen)題(ti)(ti)進行探討，詳細(xi)論(lun)述對(dui)這(zhe)些(xie)問(wen)(wen)題(ti)(ti)的(de)解決方(fang)案，同時(shi)引(yin)入新的(de)理(li)論(lun)，開拓新的(de)應(ying)用領域，不僅有助(zhu)于讀(du)(du)者(zhe)快速解決在(zai)SPH研究(jiu)(jiu)方(fang)面存(cun)在(zai)的(de)難(nan)題(ti)(ti)，指導相關領域內的(de)研究(jiu)(jiu)工作，而(er)且(qie)有助(zhu)于加快讀(du)(du)者(zhe)在(zai)該方(fang)法(fa)方(fang)面的(de)創新，取得(de)更大(da)的(de)理(li)論(lun)突(tu)破。

全書從(cong)方法和應用兩(liang)個(ge)層面(mian)上闡述(shu)最(zui)新的研究(jiu)成(cheng)果：

方法層面新在哪些方面？

完全變光滑長度SPH方法

從對稱核近似出發，建(jian)立(li)一組(zu)非常適合于模擬爆炸與沖擊、大(da)變形大(da)扭曲等密(mi)度(du)(du)(du)和光滑(hua)(hua)長(chang)度(du)(du)(du)變化(hua)(hua)劇烈問(wen)題的(de)修正變光滑(hua)(hua)長(chang)度(du)(du)(du)SPH方(fang)(fang)程(cheng)組(zu)，修正SPH密(mi)度(du)(du)(du)演化(hua)(hua)方(fang)(fang)程(cheng)、動量方(fang)(fang)程(cheng)以及能量方(fang)(fang)程(cheng)與變光滑(hua)(hua)長(chang)度(du)(du)(du)方(fang)(fang)程(cheng)的(de)關聯效(xiao)應，從根(gen)本上(shang)來(lai)消除變光滑(hua)(hua)長(chang)度(du)(du)(du)效(xiao)應在求解極端(duan)爆炸問(wen)題時造(zao)成的(de)偏(pian)差。

二維Sedov問題的完全變光滑長度SPH方法計算(suan)結(jie)果

無網格局部間斷伽遼金方法

從(cong)理論(lun)上(shang)融合先進的(de)(de)無(wu)網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)離(li)散技(ji)術(shu)和(he)成熟高效的(de)(de)網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)CFD求解技(ji)術(shu)，首先從(cong)擴展(zhan)網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)間(jian)(jian)斷(duan)伽(jia)遼(liao)金方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)空間(jian)(jian)離(li)散技(ji)術(shu)入手，建立出更具幾(ji)何靈(ling)活性(xing)和(he)實用性(xing)的(de)(de)無(wu)網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)CFD方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)——無(wu)網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)局部間(jian)(jian)斷(duan)伽(jia)遼(liao)金（MLDG）法(fa)(fa)(fa)及其(qi)衍生算法(fa)(fa)(fa)，同時(shi)從(cong)該方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)出發，重新構建SPH方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)本理論(lun)，建立一(yi)類特殊的(de)(de)拉格(ge)(ge)(ge)朗日型MLDG法(fa)(fa)(fa)——間(jian)(jian)斷(duan)伽(jia)遼(liao)金型SPH方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，并(bing)從(cong)數值(zhi)流通(tong)量(liang)的(de)(de)概(gai)念來考察傳統(tong)SPH方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)以及基于(yu)Riemann解的(de)(de)SPH方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，從(cong)而(er)能(neng)夠理論(lun)上(shang)統(tong)一(yi)網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)中(zhong)數值(zhi)流通(tong)量(liang)技(ji)術(shu)在SPH方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)中(zhong)的(de)(de)運(yun)用。然后，在此基礎上(shang)引入網(wang)(wang)格(ge)(ge)(ge)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)通(tong)量(liang)校正（FCT）技(ji)術(shu)，建立更為完善的(de)(de)不依(yi)賴人工黏性(xing)的(de)(de)Godunov-SPH-FCT格(ge)(ge)(ge)式，從(cong)而(er)提(ti)高SPH在求解激波問題方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)能(neng)力。

網(wang)格間(jian)斷伽(jia)遼金(jin)方法（左(zuo)）和無網(wang)格間(jian)斷伽(jia)遼金(jin)方法（右）

SPH拉伸不穩定問題研究

在Swegle等對(dui)SPH進(jin)行(xing)von Neumann穩(wen)定(ding)性(xing)分(fen)析的(de)(de)(de)基礎上，根據von Neumann穩(wen)定(ding)性(xing)分(fen)析方法(fa)(fa)的(de)(de)(de)思(si)想，論述速度小擾動穩(wen)定(ding)性(xing)測(ce)試(shi)法(fa)(fa)，分(fen)別研究(jiu)不(bu)(bu)同(tong)(tong)核函數、不(bu)(bu)同(tong)(tong)動量(liang)方程離散形式和(he)不(bu)(bu)同(tong)(tong)擾動波長下SPH的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)，同(tong)(tong)時對(dui)應(ying)力(li)點法(fa)(fa)、拉(la)格朗日(ri)核函數法(fa)(fa)、守恒光(guang)滑法(fa)(fa)、人(ren)工(gong)應(ying)力(li)法(fa)(fa)以(yi)及修正(zheng)的(de)(de)(de)光(guang)滑粒子法(fa)(fa)對(dui)SPH的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)效果進(jin)行(xing)穩(wen)定(ding)分(fen)析，研究(jiu)每(mei)種方法(fa)(fa)解決或改善SPH的(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)性(xing)情況(kuang)，并加(jia)以(yi)比(bi)較分(fen)析，尋找有效實用的(de)(de)(de)人(ren)工(gong)應(ying)力(li)法(fa)(fa)作為(wei)改善SPH拉(la)伸(shen)不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)性(xing)問題的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)。

壓縮狀(zhuang)態(tai)下速(su)度擾動振(zhen)幅(fu)變化（左）和拉伸狀(zhuang)態(tai)下速(su)度擾動振(zhen)幅(fu)變化（右）

三(san)次B-樣條核函數穩定(ding)性分析

SPH-FEM耦合算法

為解(jie)決計算力學中的(de)大變形問(wen)題，建立一(yi)(yi)系列(lie)SPH-FEM耦(ou)合算法(fa)：①固結；②接觸(chu)；③轉(zhuan)(zhuan)換。其中，SPH-FEM固結算法(fa)適用(yong)(yong)于(yu)同(tong)一(yi)(yi)物體內(nei)部，如(ru)(ru)沖擊問(wen)題中將靶板的(de)彈著點區域離散(san)為SPH粒子，其余部分離散(san)為有限(xian)(xian)單元(yuan)；SPH-FEM接觸(chu)算法(fa)適用(yong)(yong)于(yu)不同(tong)物體之(zhi)間，如(ru)(ru)流(liu)固耦(ou)合問(wen)題中將流(liu)體離散(san)為SPH粒子，固體離散(san)為有限(xian)(xian)單元(yuan)；SPH-FEM轉(zhuan)(zhuan)換算法(fa)適用(yong)(yong)于(yu)大變形位(wei)置和(he)范圍未知的(de)情況，如(ru)(ru)裂紋擴展問(wen)題，問(wen)題域初始離散(san)為有限(xian)(xian)單元(yuan)，計算中裂紋擴展方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)有限(xian)(xian)單元(yuan)轉(zhuan)(zhuan)換為SPH粒子。

平頭鋼彈正沖擊(ji)鋼板SPH-FEM耦合方法計(ji)算結(jie)果(guo)（左(zuo)）和實(shi)驗結(jie)果(guo)[50]（右）對比(bi)

SDPH-FVM耦合算法

為解(jie)決現有模型(xing)和算法(fa)在(zai)(zai)求解(jie)氣-粒(li)兩相流動(dong)問題(ti)遇(yu)到的(de)不足，基(ji)于顆粒(li)動(dong)力學模型(xing)，通(tong)過增加(jia)SPH粒(li)子(zi)(zi)所表征的(de)顆粒(li)的(de)材料屬性(xing)，推(tui)導SPH粒(li)子(zi)(zi)屬性(xing)與顆粒(li)屬性(xing)間(jian)的(de)關系式(shi)，將SPH改(gai)造成適于離(li)散相求解(jie)的(de)SDPH方(fang)法(fa)，建立SPH粒(li)子(zi)(zi)與真實顆粒(li)間(jian)的(de)一(yi)一(yi)對(dui)應關系；在(zai)(zai)此基(ji)礎(chu)上，分別采(cai)用SDPH方(fang)法(fa)和FVM對(dui)TFM模型(xing)中的(de)離(li)散相和連續相進行求解(jie)，推(tui)導SDPH和FVM離(li)散方(fang)程(cheng)組，搭建SDPH與FVM耦(ou)合框架，實現SDPH-FVM耦(ou)合算法(fa)流程(cheng)。

風(feng)沙運動穩定后粒(li)子空(kong)間分布（左）和速度空(kong)間分布（右）

基于CSF模型的表面張力修正算法

從(cong)CSF模型出發(fa)，在(zai)(zai)(zai)Morris提出的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)SPH方法(fa)(fa)基(ji)礎上，采(cai)用能夠很好解決邊(bian)(bian)界(jie)核插值(zhi)問(wen)題的(de)(de)CSPM方法(fa)(fa)對表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)算法(fa)(fa)進行修(xiu)正，得到修(xiu)正后的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)方程組(zu)；在(zai)(zai)(zai)此基(ji)礎上，采(cai)用新的(de)(de)邊(bian)(bian)界(jie)處(chu)理(li)方式和(he)法(fa)(fa)向修(xiu)正方法(fa)(fa)對傳(chuan)統方法(fa)(fa)進行改進，同時引入Brackbill提出的(de)(de)壁面(mian)(mian)附(fu)著(zhu)(zhu)力(li)邊(bian)(bian)界(jie)條件處(chu)理(li)方法(fa)(fa)，得到含壁面(mian)(mian)附(fu)著(zhu)(zhu)力(li)邊(bian)(bian)界(jie)條件的(de)(de)SPH表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)算法(fa)(fa)，解決現有表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)算法(fa)(fa)在(zai)(zai)(zai)求解液滴(di)等微流(liu)體變形運(yun)動時存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)不(bu)足(zu)。

初始方形液(ye)滴在表面張(zhang)力作用下變化過程

SPH方法固壁邊界模型

對SPH方法(fa)(fa)(fa)中的(de)(de)邊(bian)(bian)界施加(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)進(jin)行(xing)探討，分(fen)析目前常用的(de)(de)邊(bian)(bian)界施加(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)——罰方法(fa)(fa)(fa)及虛粒子法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)施加(jia)(jia)原理，分(fen)別(bie)在(zai)這兩種方法(fa)(fa)(fa)基礎上進(jin)行(xing)相應地改(gai)進(jin)，并設計了(le)部分(fen)算例對固壁(bi)邊(bian)(bian)界施加(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)有(you)效(xiao)性進(jin)行(xing)驗證。

罰函數方法示(shi)意圖（左）和虛粒子方法示(shi)意圖（右）

應用層面新在哪些方面？

SPH方法應用于爆炸領域

爆炸(zha)(zha)(zha)問(wen)題(ti)在(zai)國民經濟和(he)(he)(he)科學技術中有(you)著廣(guang)泛而重要(yao)(yao)的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)。在(zai)國防領域，為了(le)(le)進(jin)行(xing)(xing)各種武器的(de)(de)研(yan)制開發，需要(yao)(yao)全面(mian)(mian)研(yan)究爆炸(zha)(zha)(zha)、侵(qin)徹的(de)(de)基本規律和(he)(he)(he)作用(yong)(yong)原理。爆炸(zha)(zha)(zha)所產生的(de)(de)沖擊(ji)波(bo)和(he)(he)(he)碎片的(de)(de)毀傷效(xiao)應(ying)(ying)是衡量武器效(xiao)果的(de)(de)重要(yao)(yao)標志，只有(you)對(dui)其規律進(jin)行(xing)(xing)深入研(yan)究，才能(neng)有(you)效(xiao)指導戰(zhan)斗(dou)部的(de)(de)設(she)計以(yi)(yi)及裝(zhuang)備的(de)(de)安全防護。在(zai)民用(yong)(yong)領域，利(li)(li)用(yong)(yong)工(gong)程(cheng)爆破進(jin)行(xing)(xing)隧(sui)道開挖、采(cai)礦作業，需要(yao)(yao)對(dui)炸(zha)(zha)(zha)藥的(de)(de)選擇(ze)使用(yong)(yong)、對(dui)巖土的(de)(de)動(dong)態響(xiang)應(ying)(ying)以(yi)(yi)及破壞(huai)方式等爆破效(xiao)果進(jin)行(xing)(xing)準確(que)評估。另(ling)外，隨著爆炸(zha)(zha)(zha)焊接、爆炸(zha)(zha)(zha)切(qie)割(ge)等爆炸(zha)(zha)(zha)加工(gong)技術在(zai)工(gong)程(cheng)上的(de)(de)廣(guang)泛應(ying)(ying)用(yong)(yong)，利(li)(li)用(yong)(yong)爆炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)能(neng)量驅動(dong)金屬板、利(li)(li)用(yong)(yong)爆炸(zha)(zha)(zha)沖擊(ji)壓實材料和(he)(he)(he)利(li)(li)用(yong)(yong)爆炸(zha)(zha)(zha)沖擊(ji)合成生成金剛粉末等越來越普遍，對(dui)爆炸(zha)(zha)(zha)相關問(wen)題(ti)的(de)(de)研(yan)究要(yao)(yao)求(qiu)逐(zhu)漸提(ti)高。本書采(cai)用(yong)(yong)考慮(lv)變光滑長(chang)(chang)度和(he)(he)(he)多(duo)相界面(mian)(mian)的(de)(de)SPH方法對(dui)爆炸(zha)(zha)(zha)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)(xing)模擬，解決了(le)(le)爆炸(zha)(zha)(zha)中密度和(he)(he)(he)光滑長(chang)(chang)度變化劇烈以(yi)(yi)及不同(tong)材料界面(mian)(mian)處密度相差很大(da)但壓強連續的(de)(de)問(wen)題(ti)，模擬了(le)(le)錐孔(kong)炸(zha)(zha)(zha)藥爆炸(zha)(zha)(zha)、聚能(neng)射流形(xing)成以(yi)(yi)及中心球起爆等過(guo)程(cheng)，對(dui)物(wu)理現象(xiang)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)分(fen)析。

①和(he)②分別表(biao)示傳統(tong)方(fang)法和(he)完全變光(guang)滑長度SPH方(fang)法模(mo)擬的結(jie)果

炸藥(yao)在爆(bao)轟過程中的壓強分布對比(bi)

SPH方法應用于沖擊動力學領域

沖擊(ji)動力(li)(li)學是研究結(jie)構和材料(liao)在沖擊(ji)載(zai)荷作(zuo)用下的(de)(de)運動、變形(xing)和破壞規律(lv)的(de)(de)學科。經過(guo)近100年(nian)的(de)(de)發(fa)展，沖擊(ji)動力(li)(li)學問題已經在航空航天、防災減(jian)災、材料(liao)科學、工程(cheng)(cheng)(cheng)結(jie)構設計、終點效應學、巖(yan)土工程(cheng)(cheng)(cheng)、武(wu)器效能評(ping)估等眾多(duo)領域(yu)得(de)到了廣泛應用，既(ji)有(you)(you)重要(yao)的(de)(de)理論(lun)學術(shu)價值，又有(you)(you)廣闊的(de)(de)工程(cheng)(cheng)(cheng)和軍事應用需求。本(ben)書論(lun)述SPH方法在具有(you)(you)材料(liao)強度的(de)(de)沖擊(ji)動力(li)(li)學中的(de)(de)應用，將具有(you)(you)材料(liao)強度的(de)(de)物質的(de)(de)本(ben)構模型和狀態(tai)方程(cheng)(cheng)(cheng)引(yin)入SPH方程(cheng)(cheng)(cheng)中，用以(yi)模擬分析(xi)在高速(su)沖擊(ji)和穿透的(de)(de)情況下具有(you)(you)材料(liao)強度的(de)(de)流體動力(li)(li)學問題，如30CrMnSiA鋼板抗槍彈沖擊(ji)的(de)(de)SPH-FEM模擬及聚能射流侵(qin)徹混凝土過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)。

聚能(neng)射(she)流裝置(zhi)示意圖

聚能射流侵徹混凝土靶板過程

沖(chong)擊多層樓(lou)板計算結果(guo)

SPH應用于水動力學領域

水(shui)(shui)動(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)作為研究水(shui)(shui)和(he)其(qi)他液體運動(dong)(dong)規律及其(qi)與(yu)邊界相互(hu)作用的(de)(de)(de)學(xue)(xue)科，在航(hang)空、航(hang)天(tian)、航(hang)海、水(shui)(shui)能、采油和(he)醫(yi)學(xue)(xue)等領域中應用較為廣泛，不僅涉及理想流(liu)(liu)體運動(dong)(dong)、黏性流(liu)(liu)體運動(dong)(dong)，還(huan)包括自由表面流(liu)(liu)、多(duo)相流(liu)(liu)、非牛頓流(liu)(liu)以及空化(hua)流(liu)(liu)等多(duo)種流(liu)(liu)動(dong)(dong)形式。本(ben)書在多(duo)相黏流(liu)(liu)SPH方(fang)法的(de)(de)(de)基礎(chu)上(shang)，結合新的(de)(de)(de)邊界力(li)計算方(fang)法，進行了包括二(er)維潰壩、液體攪拌、物塊(kuai)落水(shui)(shui)及小球撞擊水(shui)(shui)面等問題的(de)(de)(de)數值模擬。

潰壩仿真結果(guo)（左）和實(shi)驗(yan)結果(guo)[19]（右）對比(bi)

SPH應用于流體碰撞霧化領域

液(ye)體(ti)火(huo)箭(jian)發(fa)(fa)動(dong)機中(zhong)，推(tui)進(jin)(jin)劑(ji)的(de)(de)(de)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)特(te)性(xing)對燃燒穩(wen)定性(xing)和(he)推(tui)力特(te)性(xing)有著巨大影響(xiang)，推(tui)進(jin)(jin)劑(ji)的(de)(de)(de)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)可(ke)分為一(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)二(er)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)兩個過(guo)程(cheng)，一(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)主要發(fa)(fa)生在(zai)噴注面附近，是指(zhi)由噴注器噴射出來的(de)(de)(de)推(tui)進(jin)(jin)劑(ji)射流(liu)(liu)相互(hu)碰(peng)(peng)撞(zhuang)(zhuang)形成液(ye)膜(mo)，然(ran)后液(ye)膜(mo)破碎(sui)形成不穩(wen)定的(de)(de)(de)液(ye)絲(si)，進(jin)(jin)而斷裂(lie)、收縮成為液(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)；二(er)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)是指(zhi)一(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)形成的(de)(de)(de)液(ye)滴(di)(di)進(jin)(jin)一(yi)(yi)(yi)步碰(peng)(peng)撞(zhuang)(zhuang)破碎(sui)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。，開展推(tui)進(jin)(jin)劑(ji)一(yi)(yi)(yi)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)與二(er)次(ci)(ci)(ci)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)研(yan)究對于(yu)改進(jin)(jin)推(tui)進(jin)(jin)劑(ji)配方設(she)計，提(ti)高發(fa)(fa)動(dong)機性(xing)能具(ju)有重(zhong)要作(zuo)用。除液(ye)體(ti)火(huo)箭(jian)發(fa)(fa)動(dong)機內的(de)(de)(de)噴注霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)，流(liu)(liu)體(ti)的(de)(de)(de)碰(peng)(peng)撞(zhuang)(zhuang)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)及流(liu)(liu)體(ti)液(ye)滴(di)(di)的(de)(de)(de)聚合破碎(sui)等現(xian)象在(zai)工業(ye)和(he)自(zi)然(ran)界中(zhong)廣泛存在(zai)，例如，汽車工業(ye)中(zhong)內燃機內的(de)(de)(de)燃料霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)，化(hua)(hua)(hua)(hua)學工業(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)乳(ru)化(hua)(hua)(hua)(hua)、萃(cui)取，環保工業(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)廢物處理，自(zi)然(ran)界中(zhong)雨雪的(de)(de)(de)形成等，因此(ci)它們的(de)(de)(de)預(yu)測和(he)控制至關重(zhong)要。本書(shu)應用SPH方法對液(ye)滴(di)(di)碰(peng)(peng)撞(zhuang)(zhuang)、液(ye)滴(di)(di)在(zai)流(liu)(liu)場中(zhong)的(de)(de)(de)二(er)次(ci)(ci)(ci)破碎(sui)、液(ye)滴(di)(di)在(zai)氣固(gu)交界面的(de)(de)(de)變(bian)形移動(dong)等典型過(guo)程(cheng)進(jin)(jin)行了數值模擬，在(zai)此(ci)基(ji)礎上，進(jin)(jin)一(yi)(yi)(yi)步模擬了更為復雜的(de)(de)(de)凝膠推(tui)進(jin)(jin)劑(ji)霧(wu)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)。

兩股牛(niu)頓流(liu)體(ti)射流(liu)互(hu)擊過程實驗結果[5]和(he)計(ji)算結果對比

異種難溶液滴碰撞過(guo)程中實驗形態[2]和(he)計算形態對比

SPH應用于鑄造充型領域

金屬液充(chong)型(xing)(xing)過(guo)程是復雜的高溫、瞬時的流動過(guo)程，飛濺(jian)、氧化(hua)(hua)(hua)等物理和化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)使(shi)鑄(zhu)件(jian)內部容易(yi)產(chan)生缺(que)陷(xian)。直接(jie)觀察金屬液的充(chong)型(xing)(xing)狀態(tai)難度較大，數值模(mo)(mo)擬(ni)技術對(dui)(dui)(dui)預測諸多(duo)鑄(zhu)造(zao)缺(que)陷(xian)，如氣孔、夾渣、冷隔(ge)、澆(jiao)不(bu)足(zu)等起到(dao)關鍵性作用(yong)(yong)，是優化(hua)(hua)(hua)模(mo)(mo)具設計、保(bao)證(zheng)鑄(zhu)件(jian)質量、改進(jin)工藝(yi)過(guo)程、降低生產(chan)成本的有效(xiao)手(shou)段。為充(chong)型(xing)(xing)過(guo)程研究提供了一(yi)種高效(xiao)、廉(lian)價的方法，對(dui)(dui)(dui)研究金屬充(chong)型(xing)(xing)具有不(bu)可(ke)替代的作用(yong)(yong)。本書(shu)采用(yong)(yong)新(xin)型(xing)(xing)罰方法邊界力(li)模(mo)(mo)型(xing)(xing)，對(dui)(dui)(dui)球形模(mo)(mo)具和弓形模(mo)(mo)具填(tian)充(chong)過(guo)程進(jin)行了數值模(mo)(mo)擬(ni)研究。

S形型(xing)腔(qiang)充型(xing)過(guo)程的SPH數值模擬結(jie)果(guo)和實(shi)驗結(jie)果(guo)[9]對比

本文摘(zhai)編(bian)自強洪(hong)夫著《光(guang)滑粒子流(liu)體動力學新方法(fa)及應(ying)用》一書文前部分，內容有刪節。

強洪夫著

光(guang)滑粒子流體動力學新方法及(ji)應用

光滑(hua)粒子流體動力學(xue)(xue)（SPH ）方(fang)(fang)法(fa)是近(jin)年來興起并逐漸(jian)得到廣泛應(ying)用的一種數值模(mo)擬(ni)(ni)方(fang)(fang)法(fa)，對該方(fang)(fang)法(fa)進行研(yan)究具有很大的科學(xue)(xue)價值和實(shi)際意義。本(ben)書是論述SPH 新(xin)(xin)(xin)方(fang)(fang)法(fa)及應(ying)用方(fang)(fang)面的一本(ben)專著(zhu)，匯集了作者及其研(yan)究團隊近(jin)20年來的研(yan)究成果和研(yan)究經驗，系統闡(chan)述SPH 方(fang)(fang)法(fa)基(ji)(ji)礎理(li)論、完全(quan)變光滑(hua)長度(du)SPH 方(fang)(fang)法(fa)、無網格局部(bu)間斷伽遼金方(fang)(fang)法(fa)、SPH 拉伸(shen)不穩定問題(ti)、SPH -FEM耦合(he)算(suan)法(fa)、SDPH-FVM耦合(he)算(suan)法(fa)、基(ji)(ji)于csf模(mo)型(xing)(xing)的表面張力算(suan)法(fa)以(yi)(yi)及SPH 方(fang)(fang)法(fa)固壁邊界(jie)模(mo)型(xing)(xing)等(deng)一系列(lie)新(xin)(xin)(xin)方(fang)(fang)法(fa)、新(xin)(xin)(xin)模(mo)型(xing)(xing)的思(si)想和實(shi)現途徑，開(kai)拓了SPH 方(fang)(fang)法(fa)在爆炸(zha)模(mo)擬(ni)(ni)、沖擊(ji)動力學(xue)(xue)、水動力學(xue)(xue)、流體碰撞霧化(hua)問題(ti)以(yi)(yi)及鑄造充型(xing)(xing)等(deng)新(xin)(xin)(xin)領域中的應(ying)用。本(ben)書敘述力求簡(jian)明扼(e)要，重點突出。