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計(jì)算流體力學(xué)大串講
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計(jì)算流體力學(xué)(ComputationalFluidDynamics,CFD)是一門交叉學(xué)科,融合了流體力學(xué)、數(shù)值分析與計(jì)算機(jī)技術(shù),致力于通過數(shù)學(xué)建模和數(shù)值模擬解決復(fù)雜流體流動(dòng)問題。它不僅推動(dòng)了航空航天、機(jī)械工程、能源開發(fā)等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,也為現(xiàn)代科學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的支持。本書以深入淺出的方式,系統(tǒng)闡述了計(jì)算流體力學(xué)的基本理論與核心方法,旨在為讀者開啟一扇通往流體模擬世界的大門。全書共分8章,內(nèi)容層層遞進(jìn)。第1章從動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)出發(fā),引入流體力學(xué)的基本概念。第2章深入探討連續(xù)性方程、動(dòng)量方程與能量守恒方程等偏微分方程的推導(dǎo)與特性。第3章聚焦計(jì)算區(qū)域與控制方程的離散化方法。第4、5章分別介紹有限差分法、有限體積法及代數(shù)方程組的求解技術(shù)。第6~8章則圍繞擴(kuò)散問題、對流—擴(kuò)散問題及壓力—速度耦合問題展開詳細(xì)討論。本書適合高校相關(guān)專業(yè)的本科生與研究生作為參考教材使用,也可供科研人員和工程技術(shù)人員參閱。無論是初學(xué)者還是有一定基礎(chǔ)的讀者,都能從本書中獲得有用的理論知識(shí)和可借鑒的實(shí)踐方法。
目錄(114章)
倒序
- 封面
- 版權(quán)信息
- 版權(quán)
- 內(nèi)容提要
- 序
- 資源與支持
- 資源獲取
- 提交錯(cuò)誤信息
- 與我們聯(lián)系
- 關(guān)于異步社區(qū)和異步圖書
- 第1章 動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
- 1.1 金風(fēng)玉露一相逢,便勝卻人間無數(shù)
- 1.2 質(zhì)量流量和體積流量
- 1.3 泰勒展開
- 1.4 子非魚,安知魚之樂——?dú)W拉法和拉格朗日法
- 第2章 大自然的秘密——偏微分方程
- 2.1 連續(xù)性方程
- 2.1.1 連續(xù)性方程的推導(dǎo)
- 2.1.2 可壓縮、定常流動(dòng)連續(xù)性方程
- 2.1.3 不可壓縮流體連續(xù)性方程
- 2.1.4 物質(zhì)導(dǎo)數(shù)(運(yùn)動(dòng)流體微團(tuán)的時(shí)間變化率)
- 2.1.5 連續(xù)性方程非守恒形式(選學(xué))
- 2.1.6 速度散度及其物理意義(選學(xué))
- 2.2 動(dòng)量方程推導(dǎo)
- 2.2.1 應(yīng)力形式的N-S方程
- 2.2.2 正常形式的N-S方程
- 2.2.3 向量形式的N-S方程
- 2.2.4 守恒形式的N-S方程
- 2.3 能量守恒方程
- 2.3.1 簡單形式的能量方程
- 2.3.2 嚴(yán)格形式的能量方程
- 2.4 流動(dòng)與傳熱微分方程
- 2.4.1 流動(dòng)與傳熱通用微分方程的通用形式
- 2.4.2 流動(dòng)與傳熱通用微分方程的各種具體形式
- 2.5 微分方程的分類與特性
- 2.5.1 常微分方程
- 2.5.2 偏微分方程
- 2.5.3 線性和非線性方程
- 2.5.4 擬線性偏微分方程
- 2.5.5 偏微分方程的分類
- 2.5.6 不同類型偏微分方程的性質(zhì)及其對CFD數(shù)值解的影響
- 2.6 偏微分方程小結(jié)
- 第3章 計(jì)算區(qū)域與控制方程的離散化
- 3.1 哲學(xué)家笛卡兒——CFD離散和連續(xù)
- 3.2 代數(shù)和微分之間的切換
- 3.2.1 一階導(dǎo)數(shù)和代數(shù)的切換
- 3.2.2 二階導(dǎo)數(shù)和代數(shù)的切換
- 3.3 CFD的基本求解思想
- 3.3.1 解析解(精確解、分析解)與數(shù)值解(近似解)的概念
- 3.3.2 求解域的離散化(畫網(wǎng)格)
- 3.3.3 網(wǎng)格簡介
- 3.4 常用微分方程轉(zhuǎn)變成代數(shù)方程的方法
- 第4章 初識(shí)有限差分法和有限體積法
- 4.1 有限差分法
- 4.1.1 有限差分法基礎(chǔ)
- 4.1.2 差分方程
- 4.1.3 顯式格式與隱式格式
- 4.2 誤差與CFL條件
- 4.2.1 誤差
- 4.2.2 CFL條件(庫朗數(shù))
- 4.3 初探有限體積法
- 4.3.1 高斯定理
- 4.3.2 有限體積法的基本思想
- 第5章 代數(shù)方程組的求解
- 5.1 直接解法
- 5.1.1 高斯消元法
- 5.1.2 TDMA
- 5.2 迭代解法
- 5.2.1 雅可比迭代
- 5.2.2 高斯-賽德爾迭代
- 5.2.3 超松弛迭代和欠松弛迭代
- 5.2.4 塊迭代(選學(xué))
- 5.2.5 交替方向迭代法
- 第6章 典型擴(kuò)散問題的有限體積法
- 6.1 一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題(導(dǎo)熱問題)的有限體積法
- 6.1.1 無內(nèi)熱源一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題
- 6.1.2 有內(nèi)熱源一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題
- 6.2 二維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題(導(dǎo)熱問題)的有限體積法
- 6.3 三維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題(導(dǎo)熱問題)的有限體積法
- 6.4 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題小結(jié)
- 6.5 典型非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題的有限體積法
- 6.5.1 一維非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題(導(dǎo)熱問題)
- 6.5.2 二維非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題(導(dǎo)熱問題)
- 6.5.3 三維非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題(導(dǎo)熱問題)
- 第7章 對流-擴(kuò)散問題的有限體積法
- 7.1 一維穩(wěn)態(tài)對流-擴(kuò)散問題的有限體積法
- 7.2 常用離散格式及其特性
- 7.2.1 中心差分格式
- 7.2.2 離散格式的性質(zhì)
- 7.2.3 一階迎(上)風(fēng)格式
- 7.2.4 混合格式
- 7.2.5 指數(shù)格式(選學(xué))
- 7.2.6 乘方格式
- 7.2.7 各類離散格式的匯總
- 7.2.8 低階格式中的假擴(kuò)散與人工黏性
- 7.2.9 QUICK格式
- 7.3 二維穩(wěn)態(tài)對流-擴(kuò)散問題的有限體積法
- 7.4 三維穩(wěn)態(tài)對流-擴(kuò)散問題的有限體積法
- 7.5 三維非穩(wěn)態(tài)對流-擴(kuò)散問題的有限體積法
- 第8章 壓力-速度耦合問題的有限體積法
- 8.1 問題引出
- 8.2 壓力-速度耦合問題及求解困難
- 8.2.1 壓力-速度耦合問題
- 8.2.2 壓力-速度耦合問題求解的困難
- 8.3 交錯(cuò)網(wǎng)格技術(shù)
- 8.4 交錯(cuò)網(wǎng)格上運(yùn)動(dòng)方程的離散
- 8.5 SIMPLE算法
- 8.5.1 壓力和速度的修正
- 8.5.2 SIMPLE算法基本思路
- 8.6 SIMPLER算法
- 8.7 SIMPLEC算法
- 8.8 PISO算法
- 8.9 Coupled算法
- 參考資料 更新時(shí)間:2025-08-07 18:11:28
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