![时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用 [Computational Fluid Dynamics]](https://pic.qciss.net/11694949/555f01b5N310d1978.jpg)
具体描述
内容简介
《时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用》是计算流体力学(CFD)方面的入门书。《时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用》首先介绍了计算流体力学的基础知识，然后通过四个精心挑选的例子介绍了计算流体力学中的重要方法和处理技巧。这些例子都有理论上的解析解，读者可以将CFD计算的结果与解析解进行对比，从而更深入地了解CFD的基本概念、思路、方法、用途和优缺点。在此基础上，《时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用》的最后一部分介绍了计算流体力学中的几个前沿问题。《时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用》选择和编排内容的这种方式非常适合没有接触或者很少接触计算流体力学的读者。无论是各专业的学生，还是不同领域的科研和工程技术人员，《时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用》都能够使读者从基本概念出发，一步一步地进入到计算流体力学的整个领域，掌握其中的概念、方法和应用技巧。《时代教育·国外高校优秀教材精选：计算流体力学基础及应用》既可作为力学专业高年级本科生和非力学专业研究生教材，也可作为航空航天、动力工程、建筑、水利、环境等专业科研和工程技术人员的参考读物。
作者简介
约翰 D.安德森(John D Anderson)著吴颂平刘赵淼译
内页插图
目录
译者序原书序
第1部分 基本思想和基本方程
第1章 计算流体力学的基本原理
1.1 为什么要学习计算流体力学
1.2 作为研究工具的计算流体力学
1.3 作为设计工具的计算流体力学
1.4 计算流体力学的应用实例
1.4.1 汽车和发动机
1.4.2 工业制造
1.4.3 土木工程
1.4.4 环境工程
1.4.5 造船（潜水艇）
1.5 计算流体力学的研究范畴
1.6 学习本书的目的
第2章 流体力学的控制方程组
2.1 引言
2.2 流动模型
2.2.1 有限控制体
2.2.2 无穷小流体微团
2.2.3 注释
2.3 物质导数（运动流体微团的时间变化率）
2.4 速度散度及其物理意义
2.5 连续性方程
2.5.1 空间位置固定的有限控制体模型
2.5.2 随流体运动的有限控制体模型
2.5.3 空间位置固定的无穷小微团模型
2.5.4 随流体运动的无穷小微团模型
2.5.5 方程不同形式之间的转化
2.5.6 积分形式与微分形式的重要注释
2.6 动量方程
2.7 能量方程
2.8 流体力学控制方程的总结与注释
2.8.1 粘性流动的纳维一斯托克斯（Navier-Stokes）方程
2.8.2 无粘流欧拉（Euler）方程
2.8.3 关于控制方程的注释
2.9 物理边界条件
2.10 适合CFD使用的控制方程
2.11 小结
习题
第3章 偏微分方程的数学性质对CFD的影响
3.1 引言
3.2 拟线性偏微分方程的分类
3.3 确定偏微分方程类型的一般方法——特征值法
3.4 不同类型偏微分方程的一般性质
3.4.1 双曲型方程
3.4.2 抛物型方程
3.4.3 椭圆型方程
3.4.4 注释
3.5 定解问题的适定性
3.6 小结
习题
第2部分 基本的数值方法
第4章 离散化的基本方法
4.1 引言
4.2 有限差分基础
4.3 差分方程
4.4 显式方法与隐式方法
4.5 误差与稳定性分析
4.6 小结
习题
第5章 网格生成与坐标变换
5.1 引言
5.2 方程的一般变换
5.3 度量和雅可比行列式
5.4 再论适合CFD使用的控制方程
5.5 注释
5.6 拉伸（压缩）网格
5.7 贴体坐标系：椭圆型网格生成
5.8 自适应网格
5.9 网格生成的进展
5.10 有限体积网格生成的进展
5.11 小结
习题
第6章 计算流体力学的基本方法
6.1 引言
6.2 拉克斯-温德罗夫（Lax-Wendroff）方法
6.3 麦考马克（MacCormack）方法
6.4 粘性流动、守恒形式和空间推进
6.4.1 粘性流动
6.4.2 守恒形式
6.4.3 空间推进
6.5 松弛法及其在低速无粘流动中的应用
6.6 数值耗散、色散及人工粘性
6.7 交替方向隐式（ADI）方法
6.8 压力修正法及其在不可压粘性流动中的应用
6.8.1 关于不可压纳雏一斯托克斯（Navier-Stokes）方程的注释
6.8.2 交错网格的应用
6.8.3 压力修正法的基本原理
6.8.4 压力修正公式
6.8.5 数值方法：SIMPLE算法
6.8.6 压力修正法的边界条件
6.9 用于CFD的计算机绘图技术
6.9.1 xy图
6.9.2 等值线图
6.9.3 向量图和流线图
……
第3部分 计算流体力学的应用
第4部分 现代计算流体力学概述
附录
前言/序言
译者序作为计算流体力学的教科书，约翰D�卑驳律�(John D�盇nderson)教授的这本《计算流体力学基础及其应用》在世界范围内得到了广泛的认可。计算流体力学自20世纪60年代以来发展迅速，目前已广泛应用于航空航天、能源和动力工程、力学、物理和化学、建筑、水利、海洋、大气、环境、灾害预防、冶金等领域。越来越多的科研和工程技术人员希望能够了解和掌握计算流体力学知识。因此我们相信，本书中文版的问世，将会对读者正确理解和掌握计算流体力学的知识有所帮助，同时也将对国内计算流体力学的教学和科研工作起到推动作用。
《计算流体力学基础及其应用》一书亦是为不同领域中那些以前从来没有接触过计算流体力学，或者从来没在计算流体力学领域工作过的科研、工程技术人员和各类初学者编写的一本参考书。读者在阅读计算流体力学的其他教科书和现有文献之前，本书应该成为首先学习和掌握的第一本书。
本书作者约翰D�卑驳律�(John D�盇nderson)教授是一位特别注重解决工程实际问题的计算流体力学专家，具有多年讲授计算流体力学课程和各种短期培训课程的经验。本书的特点是简单实用，只需要读者具有相当于工程类或理科大学本科高年级学生水平的数学和流体力学知识。本书通篇贯穿了理论联系实际、注重工程应用的思想。作者试图用通俗易懂的语言、生动形象的图表等方式引导读者从基本的术语和概念出发，逐步了解和掌握计算流体力学的基本原理、基本方法和应用技巧。
本书分为4部分，共12章，几乎涉及了计算流体力学的所有方面，内容非常广泛。第1部分(1～3章)介绍与计算流体力学相关的基本思路和体系，同时对流体力学的控制方程进行了广泛的探讨。第2部分(4～6章)主要介绍控制方程数值离散的基本内容和求解流动问题常用的数值方法。第3部分(7～10章)介绍计算流体力学的具体应用。第4部分(11～12章)着重介绍了现代计算流体力学的前沿课题和未来的发展趋势。读者可以从本书中系统地学到计算流体力学各个方面的基本知识，为今后进一步学习和研究计算流体力学打下良好的理论基础。
本书的编排围绕基本知识、主要方法和应用技巧这一主线展开，包括基本原理和方程、数值分析基础、应用实例和现代计算流体力学概述，根据内容本身的内在联系划分章节，由浅入深，逻辑性强，推理缜密。作为大学教材，本书的内容编排非常符合循序渐进的学习规律，适用于力学专业高年级本科生和非力学专业研究生的计算流体力学课程。同时，对那些期望在短期内了解和掌握计算流体力学基础知识的初学者来说，本书也是一本非常好的入门参考书。
鉴于阅读此书中文版的读者，特别是初学者，要查找、引用原书的参考文献并非易事。为此，我们在翻译本书时，删除了原书的参考文献及文中提及参考文献的相关内容。
本书的第1～4章、第8～12章由北京航空航天大学吴颂平教授翻译，第5～7章由北京工业大学刘赵淼教授翻译。他(她)们的研究生王浩、刘勇、谢锦睿、李斌、廖洪、刘华敏、相倩、孙潜等参加了部分翻译工作，在此向这些研究生表示感谢。全书由吴颂平教授整理、统稿。
由于时间仓促和译者水平所限，书中难免有不妥和错误之处，敬请批评指正。
用户评价
从这本书的封面到目录，我都能感受到它传递出一种严谨和专业的态度。它没有那些“一眼入门”、“快速掌握”的诱惑性宣传，而是默默地展现出其内容上的厚重感。我选择这本书，是因为我对CFD这个领域充满好奇，并希望能够系统地学习它。在学习过程中，我始终觉得，理解CFD的“基础”至关重要，而“应用”则是检验基础是否牢固的最好方式。因此，我非常期待书中能够详细地阐述CFD的基本原理，例如控制体、质量守恒、动量守恒、能量守恒等基本物理定律是如何在数值层面得以体现的。我还希望书中能够提供一些关于CFD数值方法选择的指导，比如在处理不同类型的流动问题时，应该优先考虑哪些离散格式和求解器。另外，我特别关注书中关于CFD软件使用的部分，了解一些常用的CFD软件的接口和工作流程，能够帮助我将理论知识转化为实践技能。我希望这本书能够成为我学习CFD的“启蒙导师”，为我打下坚实的理论基础，并引导我掌握解决实际工程问题的能力。
评分刚拿到这本书的时候，我并没有立刻深入阅读，而是先花了一些时间浏览它的目录和部分章节。它给我的整体感觉是那种“慢火炖好菜”的风格，内容详实，条理清晰，没有丝毫的浮夸。我选择这本书，是因为我希望能够真正掌握CFD的“精髓”，而不是仅仅停留在简单的应用层面。我希望这本书能够像一位经验丰富的老师，一步步地引导我，从最基本的概念开始，逐步深入到复杂的算法和模型。我特别期待书中能够深入讲解“求解算法”的细节，例如各种隐式和显式时间推进方法的原理，以及它们在处理不同时间尺度的流动问题时的优劣。我还希望书中能够提供一些关于“湍流建模”的详细介绍，包括各种RANS模型的物理基础、适用范围以及局限性。此外，我对书中关于“不确定性量化”和“模型验证”的部分非常感兴趣，这对于提高CFD模拟结果的可靠性和可信度至关重要。我期待这本书能够为我提供一个全面而深入的CFD知识体系，让我能够更自信地面对实际工程中的挑战。
评分这本书我拿到手已经有一段时间了，从封面设计上来说，确实是那种“经典教材”的风格，厚重、朴实，没有花里胡哨的宣传语，给人一种沉甸甸的学术感。当初选择它，很大程度上是被“国外高校优秀教材精选”这个标签吸引的。我一直觉得，国外名校的教材，往往在体系的建立、内容的深度和广度上，有着更独到的见解，更能引领学科前沿。计算流体力学（CFD）这个领域，本身就具有极强的交叉性和应用性，涉及到物理、数学、计算机科学等多个学科，所以一本好的教材，不仅要讲清楚理论，更要能体现出其在工程实践中的价值。我希望这本书能像一个经验丰富的老师，循序渐进地引导我，从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的模型和算法，最终能够理解CFD是如何在航空航天、汽车设计、天气预报、生物医药等众多领域发挥作用的。我特别期待书中能够包含一些经典的CFD算例，比如如何模拟飞机机翼周围的流动，或者水流在复杂管道中的运动，通过这些具体的案例，我才能更直观地理解那些抽象的数学方程和数值方法。同时，我也希望书中能够包含一些关于CFD软件应用的基本介绍，毕竟理论学习最终是要落地到实际操作的，了解一些主流的CFD软件，比如ANSYS Fluent、OpenFOAM等，以及它们的基本操作流程，对我未来的学习和工作都会有很大的帮助。我对书中关于数值离散方法，比如有限差分法、有限体积法、有限元法的详细阐述寄予厚望，这部分内容是CFD的核心，理解透彻了，才能更好地把握CFD的精度和稳定性。
评分拿到这本《计算流体力学基础及应用》时，我内心是带着一种“硬核”的期待。它给我的第一印象就是那种“慢工出细活”的学术风格，封面设计简洁，字体选择也比较正式，没有丝毫浮夸。在选择这本书之前，我接触过一些CFD的入门介绍，但总觉得隔靴搔痒，无法深入。我希望这本书能够像一位经验丰富的工程师，不仅告诉我“怎么做”，更能告诉我“为什么这么做”。CFD涉及到的数学工具和物理概念都相当复杂，我希望书中能够清晰地梳理这些关系，将抽象的理论与直观的物理现象联系起来。比如，我特别想了解湍流模型是如何建立起来的，以及不同湍流模型的适用范围和局限性，像是RANS模型、LES模型等等，它们在精度和计算成本上的权衡，这对于实际工程应用至关重要。同时，我还希望书中能够包含一些关于网格生成和优化的技术，网格的好坏直接影响CFD计算的精度和收敛性，这部分内容对于新手来说往往是一大挑战，希望这本书能提供一些实用的指导。此外，我还对书中关于数值误差分析和收敛性判定的讲解非常感兴趣，如何判断一个CFD计算结果是否可靠，这是科研和工程实践中必须掌握的技能。我期待这本书能够为我打下坚实的理论基础，让我能够自信地应对CFD领域的各种挑战。
评分初次翻阅这本书，给我的感觉是它像一位经验丰富的老教授，虽然语言可能不如年轻老师那般生动活泼，但其内容却饱含深意，而且非常扎实。CFD这个领域，对我来说，就像是一片广阔的海洋，我渴望能够深入其中，探索它的奥秘。我希望这本书能够带领我，从海边的沙滩一步步走向深邃的海底，让我理解那些驱动洋流的强大力量。我特别关注书中关于“湍流模型”的讲解，理解不同湍流模型的物理假设和数学表达，以及它们在不同流动条件下的适用性，这对于进行准确的工程模拟至关重要。我还希望书中能够深入探讨“耦合算法”的原理，例如压力-速度耦合算法（如SIMPLE系列）是如何解决Navier-Stokes方程组中的耦合问题的，以及各种算法的收敛性和稳定性特点。此外，我对于书中关于“数值稳定性”的论述也充满期待，如何选择合适的离散格式和时间步长，以避免计算过程中的数值不稳定性，这是CFD从业者必须面对的挑战。我希望这本书能够帮助我构建起对CFD的系统性认知，让我能够更自信地应对各种复杂的流动模拟任务。
评分这本书在我手中，给我一种“久经考验”的沉稳感。它不像市面上那些“速成”类的书籍，而是透露着一股严谨的学术气息。我选择这本书，是因为我深知CFD是一个需要扎实理论功底的领域，而“基础”和“应用”并重，正是我所需要的。我希望这本书能够成为我学习CFD的“基石”，让我能够稳步前进。我特别期待书中能够对“数值离散”方法进行详尽的阐述，比如有限体积法中通量插值的各种格式（如线性插值、迎风插值）的原理和精度差异。我还希望书中能够深入探讨“压力-速度耦合”算法的演进过程，以及各种改进算法（如SIMPLEC、PISO）的优缺点。此外，我对书中关于“高性能CFD”的章节充满了好奇，了解如何通过并行计算、GPU加速等技术来提高CFD的计算效率，对于处理大规模和复杂的工程问题至关重要。我希望这本书能够为我打开CFD领域更广阔的视野，让我能够理解其在现代科学和工程中的重要地位。
评分这本书给我最直观的感受是它的“厚重感”，无论是从书的尺寸还是从其“国外高校优秀教材精选”的标签来看，都暗示着其内容上的深度和广度。我选择这本书，是因为我想要真正理解CFD的“核心技术”，而不仅仅是停留在表面。我希望这本书能够像一个细致的解剖师，将CFD的各个组成部分一一剖析，让我清晰地看到它的“骨骼”和“肌肉”。我尤其期待书中能够详细阐述“有限体积法”的原理，包括其离散过程、通量计算以及守恒性的保证。我还希望书中能够深入探讨“求解器”的类型，比如迭代求解器和直接求解器的区别，以及它们在不同规模问题中的应用。此外，我对于书中关于“并行计算”和“高性能计算”在CFD中的应用也非常感兴趣，毕竟现代CFD模拟往往需要强大的计算资源支持。我期待这本书能够为我提供一个坚实的理论框架，让我能够更深入地理解CFD的计算原理，并为我未来的学习和研究打下良好的基础。
评分这本书刚入手的时候，我并没有立刻投入到阅读中，而是先仔细地打量了它一番。它的装帧和排版，都透着一股“学院派”的味道，字体大小适中，章节划分清晰，没有那些让人眼花缭乱的插图或者花边。我当初选择这本书，是被“计算流体力学基础及应用”这个标题深深吸引的。CFD在我看来，是连接了物理世界和数字世界的一座桥梁，能够用计算机模拟出流体的运动，这本身就充满了魅力。我希望这本书能够帮助我理解这座桥梁是如何搭建起来的，以及它能通往何方。我特别期待书中能深入讲解CFD中的“离散化”技术，例如有限体积法是如何将连续的Navier-Stokes方程转化为代数方程组的，这个过程中的守恒性保证如何实现，以及不同数值格式（如迎风格式、中心差分格式）对计算精度的影响。我还希望书中能够探讨一些高级的主题，比如可压缩流动的数值模拟，涉及到激波的捕捉，以及多相流模拟，如何处理不同相界面之间的相互作用。对我而言，理解这些更深层次的CFD理论，是实现复杂工程问题仿真的关键。我期待这本书能够拓展我的视野，让我看到CFD在解决更广泛、更具挑战性问题上的巨大潜力。
评分这本书的气质，有点像那种你高中时期特别敬仰但又觉得有点遥不可及的老师。它的标题本身就带着一种庄重感，“时代教育·国外高校优秀教材精选”，仿佛在说“我可是经过时间考验，并且被名校认可过的”。我当时翻开它的时候，心里就有一种“这回可以深入钻研了”的期待。CFD这个领域，对我来说，就像一个充满神秘色彩的黑匣子，我知道它能解决很多实际问题，但具体怎么运作，那些方程和算法背后到底隐藏着什么，我一直没有一个清晰的认识。我希望这本书能像一把钥匙，帮我打开这个黑匣子，让我看到里面精密的机械和巧妙的设计。我特别希望能看到书中对Navier-Stokes方程的推导和讲解，这可是CFD的灵魂所在，如果能有详细的物理背景和数学推导，再结合一些简单的二维流动算例，那真是太棒了。另外，对于边界条件的处理，我一直觉得这是CFD计算中非常关键且容易出错的地方，我希望书中能够有专门的章节来深入讲解不同类型边界条件的物理意义和数值实现方法，并且提供一些实际的例子来佐证。我还期待书中能介绍一些常见的CFD求解器，比如压力-速度耦合算法（如SIMPLE系列）的原理，以及它们在实际计算中的应用和优缺点。总而言之，我希望这本书能够成为我深入理解CFD理论和方法的坚实基础，让我能够从“知其然”迈向“知其所以然”。
评分当这本书出现在我面前时，我感受到的并非是“快餐式”的学习体验，而是那种需要静下心来、深入钻研的学术氛围。它给我的第一印象就是“专业”，无论是从其内容编排还是理论深度来看，都属于那种需要细细品味的书籍。我选择这本书，是因为我希望能够真正理解CFD的“内在逻辑”，而不仅仅是停留在表面的操作技巧。我希望这本书能够帮助我，像一个精密的工程师一样，理解CFD的每一个“齿轮”和“杠杆”是如何协同工作的。我特别期待书中能够深入讲解“控制方程的守恒性”是如何通过数值方法来保证的，例如有限体积法中的通量守恒。我还希望书中能够详细介绍“湍流模型”的种类及其物理意义，并对比不同模型的适用性，比如k-epsilon、k-omega模型等。此外，我对书中关于“网格生成技术”的探讨也抱有很大的期望，理解如何生成高质量的网格，以及网格密度对计算结果的影响，这对于CFD的实际应用至关重要。我期待这本书能够帮助我建立起一套完整而深刻的CFD理论知识体系，让我能够独立地解决各种工程问题。
评分好不错，快递素的快！
评分送货很及时，还没有拆封
评分书的内容是比较经典和权威的，然而这出版质量实在不敢恭维，纸张太薄，背面内容清晰可见，而且摸上去很粗糙，印刷也不清晰，如果不是盗版的话，这出版社还是倒闭算了
评分非常好的一本书，感谢原著，感谢翻译！
评分非常棒
评分物流效率很高，书籍纸张较好，给予好评。希望图书有更多的活动。
评分太给力了，相当优惠，是不错！
评分很好的一本书，以前本科的时候借导师看的，现在需要了自己买一本。对CFD入门的同学很有帮助。
评分这书不错，值得一看，京东快递小哥服务也很好！
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