粒子法
著者名 日本計算工学会
越塚 誠一
発行元 丸善出版
発行年月日 2005年02月
判型 A5 210×148
ページ数 160ページ
ISBN 978-4-621-07522-7
Cコード 3351
ジャンル 土木・建築 >  土木 >  構造力学・地盤工学
土木・建築 >  シリーズ土木・建築 >  計算力学レクチャーシリーズ

内容紹介

画期的な方法として注目を集める粒子法の集大成。本方法は、自然現象を分析あるいは本物のように可視化することをメッシュに分けて行うのではなく、自由に動く丸い粒子の集まりに分けて行う。自由に動くものや大変形を扱うことを容易にし、従来の差分法や有限要素法では計算が困難であった構造解析にとどまらず、映画やゲーム、フライト・外科手術・災害シミュレータなど、幅広く応用されている。 開発者本人がMPSをベースに粒子法について、基礎的な理論の解説から応用例の紹介までまとめたものである。他の粒子法についても引用文献を示しながらMPS法との関連が述べられており、読者はMPS法を中心に理解しながら同時に他の粒子法についても知ることができる。MPS法による2次元流体解析コードをCDーROMに収録。MPS法に関する基礎から応用までじっくり勉強できるだけでなく、実際にMPS法を用いた計算も体験することができる。

目次

1 粒子法の概要
 1.1 粒子法の特徴
 1.2 様々な粒子法
 1.3 粒子法の研究の歴史
2 MPS法の基礎
 2.1 MPS法
 2.2.粒子間相互作用モデル
  2.2.1 重み関数
  2.2.2 勾配モデル
  2.2.3 発散モデル
  2.2.4 ラプラシアンモデル
 2.3 粒子の大きさが非均一な場合
3 非圧縮性流れの計算法
 3.1 非圧縮性流れの計算アルゴリズム
  3.1.1 非圧縮性流れ
  3.1.2 半陰的アルゴリズム
  3.1.3 計算モデルのパラメータの値
  3.1.4 時間刻み幅の制限
  3.1.5 限られた圧縮性を考慮する場合
 3.2 境界条件
  3.2.1 自由表面
  3.2.2 壁境界
  3.2.3 流入・流出境界
  3.2.4 周期境界
 3.3 混相流に関する計算モデル
  3.3.1 表面張力
  3.3.2 温度場
  3.3.3 沸騰
  3.3.4 凝固・融解
  3.3.5 密度差の大きい2流体の計算アルゴリズム
 3.4 MPS-MAFL法
 3.5 他のメッシュレス法
  3.5.1 SPH法
  3.5.2 最小二乗法を用いる方法
  3.5.3 多項式近似あるいはテイラー展開による方法
4.弾性体の計算法
 4.1 弾性体の動的計算アルゴリズム
  4.1.1 厚肉弾性体
  4.1.2 3次元の場合
  4.1.3 接触
  4.1.4 破壊
 4.2 流体―構造連成解析のアルゴリズム
  4.2.1 剛体・厚肉弾性体
  4.2.2 薄肉弾性体
 4.3 全エネルギー保存性と時間差分スキーム
  4.3.1 2次元弾性体
  4.3.2 非圧縮性流れ
5 MPS法を用いた計算例
 5.1 自由表面流れ
  5.1.1 水柱の崩壊
  5.1.2 砕波
  5.1.3 液面振動
  5.1.4 流体による衝撃圧
 5.2 乱流
 5.3 混相流
  5.3.1 単一液滴の振動
  5.3.2 単一気泡の上昇
  5.3.3 単一液滴のブレークアップ
  5.3.4 ジェットのブレークアップ
  5.3.5 核沸騰
  5.3.6 その他の混相流
 5.4 構造解析
 5.5 マルチフィジックス解析
  5.5.1 剛体と流体との相互作用
  5.5.2 構造物と流体との相互作用
  5.5.3 土砂と流体との相互作用
  5.5.4 相変化を伴う熱流動
  5.5.5 マイクロ流体
 5.6 大規模計算
 5.7 コンピュータグラフィックス
A 2次元MPS流体解析コードの解説
 A.1 収納ファイルの説明
 B.1 水柱の崩壊の計算の実行
 C.1 計算結果の表示
参考文献

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