本书共分为六章, 内容包括了对MPS方法的概述, 基本原理及其最新进展, 主要包括经典MPS方法数值原理、求解方法以及计算结果的可视化处理过程; MPS方法的应用包括MPS程序在气液两相流领域的应用, 主要有包括直接模拟的多相流MPS方法以及无网格线混合格式移动半隐式粒子法; MPS程序在固液两相流中的应用, 有包括离散单元模型 (DEM) 在MPS方法中的实现以及DEM模型与MPS方法的耦合过程; MPS方法在传热相变以及材料共晶反应中的应用等方面的内容。

男，1979年11月生，工学博士，西安交通大学教授、博士生导师。现任核科学与技术学院院长，陕西省先进核能技术重点实验室主任。国家优秀青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才、陕西青年科技奖、霍英东青年教师基金获得者。2007年10月至2009年4月赴日本东京大学从事博士后研究。担任Annals of Nuclear Energy等三个国际期刊编委，《原子能科学技术》编委，全国新堆与研究堆专业委员会委员。主要研究方向先进核反应堆热工水力设计与安全、严重事故及CFD模拟等。主持包括国防973课题、国家自然科学基金、核能重大专项课题、ITER计划合作课题等项目30余项。发表SCI论文110余篇，他引600余次，出版教材和专著3部，获授权发明专利15项、软件著作权10项，获教育部技术发明一等奖1项(3)，陕西省科学技术一等奖1项(4)，二等奖1项(3)，国际会议论文获奖5次，国际会议邀请报告6次。

第1章 移动粒子半隐式方法概述

1.1 移动粒子半隐式方法的起源

1.2 移动粒子半隐式方法的特征

1.3 移动粒子半隐式方法的应用

1.4 本书的主要内容

参考文献

第2章 移动粒子半隐式方法基础

2.1 控制方程

2.2 粒子间相互作用模型

2.2.1 核函数

2.2.2 粒子数密度

2.2.3 梯度模型

2.2.4 散度模型

2.2.5 拉普拉斯模型

2.2.6 不可压缩模型

2.2.7 边界条件

2.2.8 粒子作用域半径

2.2.9 邻点粒子搜索

2.3 压力泊松方程

2.3.1 压力泊松方程的离散形式

2.3.2 PPE求解器

2.4 算法的稳定策略

2.4.1 PND的全局不可压缩性

2.4.2 流体内部粒子的粒子移位

2.4.3 自由表面粒子的稳定策略

2.5 计算过程及步骤

2.5.1 粒子的初始布置

2.5.2 时间步长的确定

2.5.3 MPS半隐式算法

2.6 溃坝算例简介

2.6.1 溃坝模型

2.6.2 模拟计算参数设置

参考文献

第3章 传热相变分析程序

3.1 数值计算模型

3.1.1 连续介质传热模型

3.1.2 固液相变模型

3.1.3 基于表面自由能的表面张力模型

3.2 模型验证

3.2.1 平板导热算例

3.2.2 水结冰算例

3.2.3 表面张力模型验证

3.3 金属熔化过程分析

3.3.1 金属熔化实验模拟

3.3.2 Pb-Bi平板消熔实验验证

3.3.3 L板熔融物流动凝固实验

3.4 MPS方法在严重事故分析中的应用

3.4.1 仪器管内熔融物流动凝固行为研究

3.4.2 熔融物与混凝土相互作用过程分析

参考文献

第4章 气液两相流模拟程序

4.1 无网格线混合格式移动粒子半隐式方法(MPS-MAFL)

4.1.1 数值算法

4.1.2 无网格线对流格式

4.1.3 利用速度散度构建不可压缩模型

4.1.4 MPS-MAFL算法流程

4.2 多相流移动粒子半隐式方法(Multi-phase MPS，MMPS)

4.2.1 数值算法

4.2.2 的MMPS方法

4.2.3 MMPS方法的验证

4.3 两相流动相关研究成果

4.3.1 MPS-MAFL在气泡动力学中的应用

4.3.2 MMPS在气泡动力学中的应用

4.3.3 MMPS在Rayleigh-Taylor不稳定性中的应用

参考文献

第5章 共晶反应分析程序

5.1 共晶反应模型

5.1.1 质量扩散

5.1.2 扩散方程

5.1.3 原子扩散方程的粒子近似形式

5.1.4 相变准则

5.1.5 基于粒子-网格耦合法求解的共晶反应模型

5.2 共晶反应模型的验证

5.3 锆水反应的研究

5.4 燃料棒材料高温消熔反应

5.4.1 UO2-Zr高温消熔反应

5.4.2 对流效应对UO2-Zr高温消熔反应的影响

5.4.3 ZrO2-Zr高温消熔反应

参考文献

第6章 流固耦合分析程序

6.1 数值计算模型

6.1.1 离散单元模型

6.1.2 MPS方法与DEM的耦合

6.1.3 颗粒接触传热模型

6.2 模拟验证及算例分析

6.2.1 钢球倒塌算例

6.2.2 二维漏斗算例

6.2.3 钢球溃坝倒塌算例

6.2.4 三维水下滑坡算例

6.3 颗粒靶流动模拟应用

6.3.1 颗粒靶流动工况几何模型

6.3.2 颗粒注入速度对流动换热的影响

6.3.3 靶区圆筒部分高度对流动的影响

6.3.4 靶区出口面积对流动的影响

参考文献

MPS方法研究展望

索引