本書首先介紹了水動力學(xué)基礎(chǔ)理論和數(shù)值計(jì)算方法,兩者奠定了計(jì)算水動力學(xué)數(shù)值模型的基礎(chǔ)。本書從海岸與海洋工程實(shí)際問題出發(fā),以模型應(yīng)用的空間尺度為劃分標(biāo)準(zhǔn),分別介紹了大尺度、中尺度和小尺度水動力學(xué)模型,并結(jié)合案例對模型的應(yīng)用范圍和場景進(jìn)行了深入探討,幫助讀者理解和選取正確的模型來解決特定的工程問題。尤其是針對小尺度工程問題,本書通過大量的標(biāo)準(zhǔn)案例模擬分析,為讀者提供了可以參考和對比的算例與數(shù)據(jù)。最后,本書對水動力學(xué)模型的未來發(fā)展前景和挑戰(zhàn)進(jìn)行了總結(jié)。
					
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目錄
第1章 簡介 1
第2章 水動力學(xué)基本數(shù)學(xué)理論 5
2.1 粘性流理論 5
2.2 勢流理論 10
2.3 湍流與湍流數(shù)學(xué)模型 11
參考文獻(xiàn) 19
第3章 數(shù)值計(jì)算方法 21
3.1 數(shù)值計(jì)算方法簡介 21
3.2 有限差分法 24
3.3 有限體積法 38
3.4 無網(wǎng)格粒子方法 40
3.5 格子玻爾茲曼方法 42
參考文獻(xiàn) 45
第4章 大尺度水動力學(xué)模型 48
4.1 三維靜壓模型 49
4.2 淺水方程模型 51
4.3 能譜方程模型 62
4.4 風(fēng)浪流耦合模型 72
參考文獻(xiàn) 79
第5章 中尺度水動力學(xué)模型 86
5.1 緩坡方程與改進(jìn)緩坡方程模型 86
5.2 Boussinesq方程模型 96
參考文獻(xiàn) 105
第6章 小尺度水動力學(xué)模型 116
6.1 三維NEWTANK模型 118
6.2 二維CIP模型 127
6.3 粒子模型(SPH、MPS 和CPM 等) 141
6.4 OpenFOAM模型 163
6.5 LBM模型 175
參考文獻(xiàn) 176
第7章 小尺度波流模型在海岸與海洋工程中的應(yīng)用 188
7.1 波浪的生成和吸收 188
7.2 斜坡地形上的波浪破碎摻氣 192
7.3 運(yùn)動物體模擬方法與結(jié)構(gòu)動力響應(yīng) 201
7.4 非慣性坐標(biāo)系與運(yùn)動液艙內(nèi)的液體晃蕩 210
7.5 調(diào)諧液體阻尼器與支撐結(jié)構(gòu)平臺耦合作用 221
7.6 雙層液體流動 229
7.7 泥沙輸運(yùn)與底床沖刷 243
7.8 波浪沖高越浪與海岸防災(zāi)減災(zāi) 258
7.9 海岸植物消浪 272
參考文獻(xiàn) 285
第8章 總結(jié)與展望 299
8.1 波流模型總結(jié) 299
8.2 水動力學(xué)模型在工程應(yīng)用中的難點(diǎn)和挑戰(zhàn) 300
8.3 計(jì)算水動力學(xué)研究展望 313
參考文獻(xiàn) 316
附錄I 笛卡兒坐標(biāo)、柱坐標(biāo)和球極坐標(biāo)中梯度、散度、旋度及拉普拉斯算子的定義 321
附錄Ⅱ 張量和向量操作 323
附錄Ⅲ 勢流伯努利方程的推導(dǎo) 325