計(jì)算流體力學(xué)

內(nèi)容概要

　　本書是“建筑環(huán)境與設(shè)備工程系列教材”之一。全書從應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)和使用商用CFD軟件的角度討論了數(shù)值模擬的基本概念和基本方法，并主要介紹了工程流動與傳熱計(jì)算中最常用的有限體積法，內(nèi)容包括：流體動力學(xué)的諸方程和湍流模型及其數(shù)學(xué)性質(zhì)、擴(kuò)散方程的離散方法與格式、對流擴(kuò)散方程的離散方法與格式、流場的壓力速度耦合算法與離散格式、網(wǎng)格生成技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)在專業(yè)中的一些應(yīng)用實(shí)例等。　　本書可作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境工程、熱能與動力工程、市政工程等相關(guān)專業(yè)高年級本科生、研究生的教學(xué)用書或參考書；還可以供科技工作者參考。

書籍目錄

1　緒論　1.1　計(jì)算流體力學(xué)概述　1.2　數(shù)值模擬過程　1.3　控制方程的離散方法　1.4　數(shù)值模擬的局限性和發(fā)展前景　1.5　計(jì)算流體力學(xué)軟件的結(jié)構(gòu)　　1.5.1　前處理器　　1.5.2　求解器　　1.5.3　后處理器　1.6　常用的計(jì)算流體力學(xué)商用軟件　　1.6.1　PHOENICS　　1.6.2　CFX　　1.6.3　STAR-CD　　1.6.4　FIDAP　　1.6.5　FLUENT2　流體流動的數(shù)學(xué)模型　2.1　流體流動和傳熱的基本方程　　2.1.1　連續(xù)性方程　　2.1.2　運(yùn)動方程　　2.1.3　能量方程　　2.1.4　組分質(zhì)量守恒方程　　2.1.5　狀態(tài)方程　2.2　牛頓型流體流動的控制方程　2.3　流體流動控制方程的通用形式　2.4　流動現(xiàn)象及其數(shù)學(xué)模型的類別　2.5　流體流動控制方程的定解條件　　2.5.1　關(guān)于橢圓型和拋物型方程定解條件的一般提法　　2.5.2　不可壓縮流體流動控制方程定解條件的常用提法　　2.5.3　關(guān)于流動控制方程定解條件的思考　參考文獻(xiàn)3　湍流的數(shù)學(xué)模型　3.1　湍流現(xiàn)象　3.2　湍流的基本方程　3.3　關(guān)于湍流時均運(yùn)動控制方程組封閉性方法的一般介紹　3.4　湍流k-ε兩方程模型　　3.4.1　標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程模型　　3.4.2　RNC k-ε模型　　3.4.3　Realizable k-ε模型　3.5　在近壁區(qū)使用k-ε模型的問題及對策　　3.5.1　近壁區(qū)流動的特點(diǎn)　　3.5.2　在近壁區(qū)使用k-ε模型的問題　3.6　雷諾應(yīng)力模型(RSM)　　3.6.1　雷諾應(yīng)力輸運(yùn)方程　　3.6.2　RSM的控制方程組及其解法　　3.6.3　對RSM適用性的討論　參考文獻(xiàn)4　擴(kuò)散問題的有限體積法　4.1　一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題的有限體積法　　4.1.1　節(jié)點(diǎn)劃分　　4.1.2　方程的離散　　4.1.3　方程的求解　　4.1.4　示例　4.2　二維和三維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題的有限體積法　　4.2.1　二維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題　　4.2.2　三維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題　4.3　非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題的有限體積法　　4.3.1　一維非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散問題　　4.3.2　示例　　4.3.3　多維問題的隱式格式　4.4　線性方程組的求解　　4.4.1　TDMA算法　　4.4.2　迭代法　　4.4.3　超松弛和欠松弛　參考文獻(xiàn)5　對流-擴(kuò)散問題的有限體積法　5.1　一維穩(wěn)態(tài)對流-擴(kuò)散問題的有限體積法　5.2　中心差分格式　5.3　離散格式的性質(zhì)　　5.3.1　守恒性　　5.3.2　有界性　　5.3.3　遷移性　　5.3.4　中心差分格式的性質(zhì)　5.4　迎風(fēng)格式　5.5　混合格式　5.6　冪指數(shù)格式　5.7　對流-擴(kuò)散問題的高階差分格式——QUICK格式　5.8　多維對流-擴(kuò)散問題的離散格式　5.9　邊界條件的處理　　5.9.1　入口邊界條件　　5.9.2　出口條件　　5.9.3　壁面條件　參考文獻(xiàn)6　流場的計(jì)算　6.1　引言　6.2　交錯網(wǎng)格　　6.2.1　基本變量法求解的有關(guān)困難　　6.2.2　解決方案——交錯網(wǎng)格　6.3　運(yùn)動方程的離散　6.4　SIMPLE算法　　6.4.1　壓力與速度的修正　　6.4.2　壓力修正方程　　6.4.3　SIMPLE算法的基本思路　　6.4.4　SIMPLE算法的討論　　6.4.5　SIMPLE算法壓力修正方程的邊界條件　6.5　SIMPLER算法　6.6　SIMPLEC算法　6.7　PISO算法　參考文獻(xiàn)7　網(wǎng)格生成技術(shù)　7.1　引言　7.2　貼體坐標(biāo)　　7.2.1　貼體坐標(biāo)的基本概念　　7.2.2　貼體坐標(biāo)變換　　7.2.3　控制方程的轉(zhuǎn)換及離散化　　7.2.4　邊界條件的轉(zhuǎn)換　7.3　貼體結(jié)構(gòu)性計(jì)算網(wǎng)格的生成　　7.3.1　橢圓型微分方程生成法　　7.3.2　占體正交坐標(biāo)　7.4　調(diào)整網(wǎng)格疏密　7.5　分區(qū)與并行計(jì)算的網(wǎng)格　7.6　非結(jié)構(gòu)性計(jì)算網(wǎng)格的生成　7.7　結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格　參考文獻(xiàn)8　應(yīng)用實(shí)例　8.1　室內(nèi)污染物的擴(kuò)散　8.2　建筑物頂部結(jié)構(gòu)對街道峽谷內(nèi)流場及污染物擴(kuò)散的影響　　8.2.1　流場的計(jì)算結(jié)果　　8.2.2　污染物擴(kuò)散分析　8.3　方形空間內(nèi)的混合對流換熱　　8.3.1　基本流動圖　　8.3.2　入口射流角度對流動的影響　　8.3.3　Re的影響　　8.3.4　幾何結(jié)構(gòu)的影響　8.4　混合器內(nèi)的流動與換熱

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