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第1章绪 论
1.1流固耦合研究概况
1.1.1流固耦合问题的研究现状
1.1.2流固耦合问题的分类
1.1.3流固耦合问题的数值离散方法
1.2“树在风中摇曳”问题的研究概况
1.2.1计算机图形学领域的研究成果
1.2.2林业科学领域的研究成果
1.3本文所做的研究工作
第2章结构和流体动力学问题的数值模拟方法
2.1结构动力学方程的有限元形式
2.2流体力学方程及瞬态问题的有限体积法
2.2.1欧拉方法和拉格朗日方法
2.2.2 Navier-Stokes(N-S)方程与Euler方程
2.2.3有限体积法
2.3隐式和显式时间积分方法
2.4初始条件与边界条件
2.5本章小结
第3章流固耦合问题及其数值算法
3.1流固耦合问题的模型和求解方法
3.1.1物理模型
3.1.2双向耦合与单向耦合算法
3.1.3时间推进算法
3.1.4流体与固体求解器之间的沟通
3.2任意拉格朗日耦合法(ALE法)
3.2.1基本原理与公式
3.2.2管道中活门运动的模拟
3.2.3二维风场中树叶绕流模拟
3.3基于固定笛卡尔网格的切割单元法(CCC法)
3.3.1基本原理与公式
3.3.2流同耦合算法的物理解释
3.3.3对切割单元法的改进以及风场中树叶的仿真分析
3.4本章小结
第4章 风场中摇曳树木的流固耦合物理仿真
4.1树木模型的建立
4.1.1几何模型及有限元模型的生成
4.1.2树木的材料参数
4.2风场的生成
4.2.1风的特征
4.2.2平均风沿高度的变化
4.3阔叶树在风场中的流固耦合模拟
4.3.1 双向耦合的模拟方法
4.3.2单向耦合的模拟方法
4.4无叶树在风场中的流固耦合模拟
4.4.1圆柱绕流问题的基本概念和实验数据
4.4.2无叶树的风荷载加载
4.5模拟结果与分析
4.5.1时均涡脱荷载与脉动涡脱荷载的对比
4.5.2单向流固耦合与双向流固耦合的对比
4.5.3枝条质量与枝条弹性模量不对称的影响
4.5.4阔叶树与无叶树的对比
4.5.5有枝条和无枝条的对比
4.6本章小结
第5章在计算机动画领域的应用
5.1传统的动画技术与计算机动画
5.2基于物理的计算机动画技术
5.3“树在风中摇曳”动画及其关键技术
5.4有限元后处理和渲染后的动画截图
5.5本章小结
第6章总结与展望
6.1总结
6.2展望
参考文献
攻博期间论文情况
致谢
