計(jì)算流體力學(xué)方法及應(yīng)用

前言

近三四十年來，由于流體力學(xué)、數(shù)值方法和計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，以及航空、航天飛行器氣動設(shè)計(jì)等方面的迫切需要，計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的基本理論、計(jì)算方法都取得了矚目的成就，在流體力學(xué)、空氣動力學(xué)和其他工程學(xué)科中發(fā)揮著越來越大的作用。今天，求解Euler方程和Navier Stokes方程的CFD技術(shù)已是解決航空、航天、氣象、船舶、水利、建筑、汽車等領(lǐng)域技術(shù)問題的重要手段。面對這種發(fā)展形勢，出版適合不同讀者和具有不同特色的CFD著作，變得十分必要。. 閻超教授編著的《計(jì)算流體力學(xué)方法及應(yīng)用》是一本很有特點(diǎn)的書，它強(qiáng)調(diào)物理概念，深入淺出地講解CFD的基本理論和方法，使讀者能迅速掌握CFD的知識和內(nèi)容；它重視應(yīng)用，

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算流體力學(xué)方法及應(yīng)用》系統(tǒng)、全面地介紹了CFD的全貌——基本理論、計(jì)算方法及其工程應(yīng)用，突出物理概念和數(shù)學(xué)模型的循序漸進(jìn)、由淺入深；從基礎(chǔ)講起，用通俗易懂、生動活潑的語言把讀者帶入CFD這個(gè)新興的學(xué)科，并介紹CFD發(fā)展的前沿內(nèi)容；題材選取盡量反應(yīng)最新的研究及其應(yīng)用并貼近航空航天實(shí)際工程；為了結(jié)合工程實(shí)_際和提高讀者興趣，選取一些美觀的航空航天飛行器CFD計(jì)算圖表和實(shí)例分析；在計(jì)算格式、分區(qū)方法等重要領(lǐng)域，還介紹了作者多年來的研究成果。

書籍目錄

第一篇  基礎(chǔ)知識第1章  緒論第2章  流動控制方程第3章  有限差分法理論基礎(chǔ)第4章  Euler方程及雙曲型方程第二篇  計(jì)算方法及應(yīng)用第5章  Godunov方法和矢通量分裂方法第6章  中心差分格式第7章  MUSCL方法、TVD格式及ENO格式第8章  時(shí)間格式第9章  計(jì)算格式的應(yīng)用、比較和評價(jià)第10章  網(wǎng)格生成簡述第11章  多區(qū)重疊網(wǎng)格方法第12章  湍流模式第13章  CFD程序?qū)崿F(xiàn)簡介參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   時(shí)間格式有幾種分類方法：按求解方式可分為顯式格式和隱式格式，按離散方式可分為半離散格式和全離散格式，按時(shí)間求解精度可分為定常計(jì)算格式和非定常計(jì)算格式。 對于包含時(shí)間和空間的偏微分方程數(shù)值計(jì)算問題，基于是否是同步離散空間變量和時(shí)間變量，可以將差分格式分為兩類：全離散和半離散。 所謂全離散，就是同時(shí)近似所有偏導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，包括時(shí)間和空間項(xiàng)。這是一般時(shí)間步進(jìn)格式常采用的方法。 所謂半離散，就是先僅僅差分離散空間微分項(xiàng)，而不離散時(shí)間微分項(xiàng)，此時(shí)方程中的空間變量已經(jīng)離散轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)值，方程僅含時(shí)間變量，這就使原來的偏微分方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于時(shí)間的常微分方程。 因?yàn)槌Ｎ⒎址匠汤碚摫绕⒎址匠汤碚撏陚淝页墒斓枚?，這樣，就可以充分利用常微分方程理論來研究時(shí)間格式的精度和穩(wěn)定性等問題，也可以直接使用常微分方程方法來構(gòu)造時(shí)間格式，如著名的Runge—Kutta方法。這些時(shí)間格式在理論上可以同任意空間格式搭配，形成各種時(shí)間、空間組合格式。半離散方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以集中討論相對復(fù)雜的空間格式，而將時(shí)間格式暫時(shí)放在一邊。這是研究和構(gòu)造空間格式時(shí)經(jīng)常使用的方法。 現(xiàn)在，計(jì)算流體力學(xué)中廣泛應(yīng)用時(shí)間相關(guān)法（也稱時(shí)間推進(jìn)法）數(shù)值求解Euler／NavierStokes方程。時(shí)間相關(guān)法是一種漸近方法，其基本思想是從非定常Euler方程或非定常N—S方程出發(fā)，利用雙曲型或雙曲一拋物型方程的數(shù)學(xué)特性，沿時(shí)間方向推進(jìn)求解，由此得到的當(dāng)時(shí)間趨近于無窮大時(shí)的漸近解，即為所要求的定常解。時(shí)間相關(guān)法的數(shù)學(xué)提法適定，理論基礎(chǔ)較好。它既能求得流動定常解又能模擬流體運(yùn)動的非定常過程，因而是應(yīng)用范圍極廣的一般性方法。大量的計(jì)算實(shí)踐證明，時(shí)間相關(guān)法是合理而有效的。 應(yīng)用時(shí)間相關(guān)法數(shù)值求解Euler／Navier—Stokes方程，其通量項(xiàng)經(jīng)空間離散后得到一組半離散的常微分方程。 對上述方程組的時(shí)間推進(jìn)求解方法可分為顯式和隱式兩類。 顯式方法的優(yōu)點(diǎn)是每推進(jìn)一時(shí)間步，計(jì)算量和存儲量都較少，程序簡單，允許網(wǎng)格局部細(xì)化，易于實(shí)現(xiàn)向量運(yùn)算和并行運(yùn)算；缺點(diǎn)是時(shí)間推進(jìn)步長受穩(wěn)定性條件限制，計(jì)算CFL數(shù)過小，效率比較低。時(shí)間一階精度的Euler顯式方法最為簡單；目前使用較多的顯式方法為多步Runge—Kutta法，時(shí)間離散精度可達(dá)二階或二階以上。

編輯推薦

《計(jì)算流體力學(xué)方法及應(yīng)用》可作為流體力學(xué)、空氣動力學(xué)類高年級本科生及研究生教材，也可供從事流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、航空航天飛行器總體設(shè)計(jì)和氣動設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員以及其他流體力學(xué)、流體工程類的研究生和科技人員參考。

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