數(shù)值仿真及其在航天發(fā)射技術(shù)中的應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　
《數(shù)值仿真及其在航天發(fā)射技術(shù)中的應(yīng)用》以仿真計算為主線，對流動與傳熱計算、結(jié)構(gòu)有限元分析、多體系統(tǒng)動力學(xué)仿真以及這些技術(shù)在火箭導(dǎo)彈發(fā)射裝置設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了全面介紹。《數(shù)值仿真及其在航天發(fā)射技術(shù)中的應(yīng)用》介紹了這些仿真計算技術(shù)相關(guān)的理論基礎(chǔ)、數(shù)值方法和具體應(yīng)用?！稊?shù)值仿真及其在航天發(fā)射技術(shù)中的應(yīng)用》分為三篇，第一篇為流動與傳熱分析，第二篇為結(jié)構(gòu)有限元分析，第三篇為多體系統(tǒng)動力學(xué)分析。
　　
《數(shù)值仿真及其在航天發(fā)射技術(shù)中的應(yīng)用》可作為相關(guān)領(lǐng)域仿真分析人員與火箭導(dǎo)彈地面設(shè)備相關(guān)的工程技術(shù)人員的參考書，也可用作相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材。

書籍目錄

第一篇　流動與傳熱分析
　第1章　流動與傳熱基礎(chǔ)
　　1.1　流體力學(xué)基本知識
　　　1.1.1　一些基本概念
　　　1.1.2　流體流動的分類
　　　1.1.3　氣體動力學(xué)基礎(chǔ)
　　1.2　傳熱學(xué)基礎(chǔ)
　　　1.2.1　基本傳熱方式
　　　1.2.2　傳熱學(xué)基本方程
　　　1.2.3　傳熱過程與傳熱系數(shù)
　　1.3　流動控制方程
　　　1.3.1　基本控制方程
　　　1.3.2　控制方程的不同表示
　　　1.3.3　方程類型與定解條件
　　　1.3.4　雷諾平均方程
　　　1.3.5　湍流模型
　第2章　流動與傳熱數(shù)值計算
　　2.1　流動與傳熱數(shù)值計算方法
　　　2.1.1　模型方程的離散與計算
　　　2.1.2　流動與傳熱數(shù)值計算方法概述
　　　2.1.3　基于通用控制方程的離散過程
　　　2.1.4　基于矢量形式方程的離散過程
　　　2.1.5　求解方法
　　2.2　流動與傳熱計算中的常見問題
　　　2.2.1　計算網(wǎng)格
　　　2.2.2　邊界類型與參數(shù)設(shè)置
　　　2.2.3　邊界上的湍流參數(shù)設(shè)置
　　　2.2.4　收斂條件
　　　2.2.5　改善收斂性和計算精度的其他方法
　　2.3　cfd商業(yè)軟件
　　　2.3.1　cfd軟件通用流程與基本組成
　　　2.3.2　常用cfd商業(yè)軟件簡介
　第3章　應(yīng)用與示例
　　3.1　自由射流分析
　　　3.1.1　燃?xì)馍淞髁鲃?br />　　　3.1.2　自由射流模擬
　　3.2　限制射流分析
　　　3.2.1　限制射流與沖擊流場
　　　3.2.2　定常射流沖擊分析
　　　3.2.3　發(fā)射過程非定常射流沖擊分析
　　3.3　燃?xì)馍淞鲝?fù)燃流場分析
　　　3.3.1　復(fù)燃流場計算模型
　　　3.3.2　發(fā)動機(jī)組分濃度計算方法
　　　3.3.3　考慮復(fù)燃的自由射流計算
　　3.4　含粒子燃?xì)馍淞髁鲌龇治?br />　　　3.4.1　燃?xì)馍淞髦械牧Ｗ犹匦?br />　　　3.4.2　氣固兩相燃?xì)馍淞饔嬎惴椒?br />　　　3.4.3　含粒子的自由射流流場計算
　　3.5　氣液多相流動分析
　　　3.5.1　多相流計算模型
　　　3.5.2　氣液多相流計算示例
　　3.6　發(fā)射裝置調(diào)溫、保溫分析
　　　3.6.1　制冷量與加熱量
　　　3.6.2　溫度場的計算
第二篇　結(jié)構(gòu)有限元分析
　第4章　結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)知識
　　4.1　基本概念和定律
　　　4.1.1　一些基本概念
　　　4.1.2　應(yīng)力的表示
　　　4.1.3　應(yīng)變的表示
　　　4.1.4　廣義胡克定律
　　　4.1.5　強(qiáng)度理論
　　　4.1.6　彈性問題的能量表示
　　4.2　線彈性靜力分析模型
　　　4.2.1　基本模型方程
　　　4.2.2　常見簡化模型
　　　4.2.3　基本定理與原理
　　4.3　模型方程的求解方法
　　　4.3.1　直接法
　　　4.3.2　試函數(shù)法
　　　4.3.3　虛功原理與最小勢能原理
　第5章　結(jié)構(gòu)有限元分析
　　5.1　有限元分析原理
　　　5.1.1　二桿結(jié)構(gòu)計算示例
　　　5.1.2　有限元分析基本思路
　　　5.1.3　單元性質(zhì)與特征處理
　　　5.1.4　單元載荷與邊界處理
　　5.2　結(jié)構(gòu)有限元分析中的常見問題
　　　5.2.1　計算模型的選擇
　　　5.2.2　幾何模型的簡化
　　　5.2.3　離散方式與單元選擇
　　　5.2.4　邊界條件與連接條件
　　　5.2.5　收斂性、誤差估計與改善精度的方法
　　5.3　其他類型的結(jié)構(gòu)有限元分析
　　　5.3.1　材料非線性問題
　　　5.3.2　幾何非線性問題
　　　5.3.3　接觸非線性問題
　　　5.3.4　結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
　　　5.3.5　結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析
　　5.4　有限元商業(yè)軟件
　　　5.4.1　軟件基本構(gòu)成與操作
　　　5.4.2　常用有限元商業(yè)軟件簡介
　第6章　應(yīng)用與實例
　　6.1　發(fā)射裝置剛強(qiáng)度分析
　　　6.1.1　發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)分析模型
　　　6.1.2　發(fā)射裝置常見載荷類型
　　　6.1.3　發(fā)射裝置剛強(qiáng)度分析示例
　　6.2　基于有限元模型的振動分析
　　　6.2.1　發(fā)射裝置振動模型
　　　6.2.2　結(jié)構(gòu)振動特性分析
　　　6.2.3　振動特性分析示例
　　6.3　復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析
　　　6.3.1　復(fù)合材料特性
　　　6.3.2　復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有限元分析
第三篇　多體系統(tǒng)動力學(xué)分析
　第7章　動力學(xué)基礎(chǔ)
　　7.1　基本概念和定理
　　　7.1.1　一些基本概念
　　　7.1.2　動力學(xué)普遍定理
　　7.2　動力學(xué)方程
　　　7.2.1　相關(guān)原理
　　　7.2.2　拉格朗日方程
　第8章　多體系統(tǒng)動力學(xué)
　　8.1　多體系統(tǒng)動力學(xué)概述
　　　8.1.1　多體系統(tǒng)模型要素與拓?fù)涿枋?br />　　　8.1.2　多體系統(tǒng)動力學(xué)計算方法
　　8.2　多剛體系統(tǒng)動力學(xué)
　　　8.2.1　剛體的運(yùn)動描述
　　　8.2.2　約束與約束方程
　　　8.2.3　運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模型
　　　8.2.4　動力學(xué)方程的數(shù)值方法
　　8.3　剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型
　　　8.3.1　柔性體的運(yùn)動描述
　　　8.3.2　剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)方程
　　8.4　多體系統(tǒng)傳遞矩陣法
　　　8.4.1　經(jīng)典傳遞矩陣法
　　　8.4.2　多剛體系統(tǒng)離散時間傳遞矩陣法
　第9章　軟件與應(yīng)用
　　9.1　多體系統(tǒng)動力學(xué)商業(yè)軟件
　　　9.1.1　軟件組成與基本操作
　　　9.1.2　軟件應(yīng)用中的常見問題
　　　9.1.3　常用商業(yè)軟件
　　9.2　彈-架系統(tǒng)多體動力學(xué)分析
　　　9.2.1　建模的一般思路
　　　9.2.2　模型的物理參數(shù)
　　　9.2.3　動力學(xué)響應(yīng)的激勵因素
　　　9.2.4　發(fā)射過程動力學(xué)分析示例
參考文獻(xiàn)
　　　　　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：控制方程被離散化后，就可以進(jìn)行流動與傳熱問題的求解計算。依據(jù)求解方程的耦合形式，求解過程可分為分離算法和耦合算法。對于不可壓縮流動，由于沒有壓力的控制方程（即不存在狀態(tài)方程）而多采用SIMPI正系列這一套專門處理壓強(qiáng)、速度耦合關(guān)系的算法，在求解過程中多選用分離算法計算。分離算法求解過程可概述如下：（1）流場變量更新。在第一次計算時，變量由初始化過程更新。在隨后的計算中，每迭代一次便得到一個更新的解。（2）用當(dāng)前壓強(qiáng)和質(zhì)量通量的值求解動量方程，以得到新的速度場。（3）因為（2）中得到的速度場的數(shù)值解無法完全滿足連續(xù)方程，于是再求解壓強(qiáng)修正方程。壓強(qiáng)修正方程是由連續(xù)方程導(dǎo)出的泊松型方程，求解這個方程可以得到對壓強(qiáng)場、速度場和質(zhì)量通量的修正，進(jìn)而使連續(xù)方程得到滿足。（4）利用前面求出的解，求解湍流方程、能量方程、組元方程和能量方程。（5）在多相流計算中如果考慮相間干擾，則需要通過求解彌散相軌跡計算得到連續(xù)相方程中的源項解。（6）檢驗收斂條件是否被滿足。如果收斂條件被滿足，則停止計算；如果計算沒有收斂，則繼續(xù)迭代過程。分離算法中采用壓強(qiáng)、速度耦合算法進(jìn)行計算，具體格式包括SIMPLE、SIMPLEC和PISO）三種。SIMPLE正算法的基本策略是用假定的壓強(qiáng)場求解動量方程得到邊界點上的通量。因假定的壓強(qiáng)場不準(zhǔn)確，所以求得的通量必然不能滿足連續(xù)方程，于是在通量上添加修正項，以使所得通量能夠滿足連續(xù)方程。而通量修正項是壓強(qiáng)修正項的函數(shù)，因此將修正過的通量代人連續(xù)方程，就可以得到一個關(guān)于壓強(qiáng)修正項的方程。用AMG多重網(wǎng)格法求解這個方程可以得到壓強(qiáng)修正項的解。在壓強(qiáng)修正項的前面乘以亞松弛因子，再與原壓強(qiáng)相加就得到一個新的壓強(qiáng)場。以這個新的壓強(qiáng)場為起點重復(fù)上述過程，就形成交替求解壓強(qiáng)場、速度場的迭代過程，直到最后得到收斂解，計算結(jié)束。

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《數(shù)值仿真及其在航天發(fā)射技術(shù)中的應(yīng)用》由國防工業(yè)出版社出版。

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