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宇波著 著

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• 计算流体力学
• 有限差分法
• 有限体积法
• 传热数值模拟
• CFD
• 热传导
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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030455949

商品编码：25567296135

出版时间：2015-09-01

作  者:宇波 著 定  价:118 出 版 社:科学出版社 出版日期:2015年09月01日 页  数:203 装  帧:精装 ISBN:9787030455949 ●序
●前言
●第1章非结构化四边形网格铺砌法
●1.1非结构化四边形网格生成技术概述
●1.1.1间接法
●1.1.2直接法
●1.2改进的非结构化四边形网格铺砌法
●1.2.1传统铺砌法的基本原理
●1.2.2传统铺砌法的实施步骤
●1.2.3改进铺砌法的步骤及关键技术
●1.3改进的铺砌法实例及性能分析
●1.3.1网格生成实例
●1.3.2算法性能分析
●1.4小结
●参考文献
●第2章控制方程的离散
●2.1通用控制方程
●2.1.1现有通用控制方程的局限性分析
●2.1.2通用控制方程的新形式
●2.1.3物理问题与结果分析
●部分目录

内容简介

《流动与传热数值计算：若干问题的研究与探讨》介绍了笔者近十年教学和科研中积累的对流动与传热数值计算若干问题的一些认识，包括网格生成、方程离散、格式性质、多重网格、收敛准则和POD低阶模型等。《流动与传热数值计算：若干问题的研究与探讨》适用于高等院校和科研单位的研究生、工程技术人员和研究人员，也可作为能源动力、石油化工等相关专业的计算流体力学与传热学课程的参考用书。

《计算流体力学：原理、方法与应用》 内容提要 本书旨在系统介绍计算流体力学（CFD）的核心理论、数值方法及其在工程领域的广泛应用。全书结构严谨，内容深入浅出，从流体力学基本方程的推导与离散化入手，逐步深入到各类复杂流动问题的数值模拟技术。本书不仅涵盖了传统的有限差分法（FDM）和有限体积法（FVM），还重点探讨了近年来发展迅速的格子玻尔兹曼方法（LBM）和高阶精度格式。特别地，本书对湍流模型的选择、应用与评估给予了详尽的阐述，并结合大量实际工程案例，展示了如何利用CFD工具解决实际工程挑战。 第一部分：计算流体力学的理论基础 第一章：流体力学控制方程回顾与数值求解的挑战 本章首先回顾了描述流体运动的基本物理定律，包括质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）以及能量守恒（适用于可压缩流动的输运方程）。我们将详细讨论这些偏微分方程的数学性质，特别是其混合型特征（椭圆型、抛物线型和双曲型组分的混合），这对数值求解的稳定性与精度提出了根本性的挑战。随后，本章引入了计算流体力学的核心思想——将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组，并初步探讨了引入物理模型（如湍流模型）对方程组完整性的影响。 第二章：离散化方法与基本数值格式 离散化是CFD的核心技术。本章深入剖析了主流的离散化技术。首先，对有限差分法（FDM）进行详尽介绍，重点分析了泰勒级数展开在构造不同阶精度格式（一阶迎风、中心差分、二阶迎风）中的应用，并讨论了其在处理对流项时的局限性，特别是低速或高网格畸变区域的数值扩散问题。 接着，本书将重点介绍工程应用中最广泛的有限体积法（FVM）。FVM基于守恒律的思想，通过对控制体上的积分形式方程进行离散化。本章详细阐述了通量计算的策略，包括界面通量的计算方法（如Roe格式、AUSM格式等），以及如何确保离散格式在所有网格界面上满足守恒性。 第三章：网格生成与质量控制 高质量的计算网格是准确数值模拟的前提。本章系统介绍了结构化网格、非结构化网格和混合网格的生成技术。对于结构化网格，讨论了映射和坐标变换；对于非结构化网格，则着重介绍了Delaunay三角剖分和Advancing Front方法。网格质量评估标准（如正交性、光滑度和纵横比）被详细列出，并讨论了如何通过网格自适应技术（AMR）在关键区域加密网格以捕捉高梯度物理现象。 第二部分：流场求解算法 第四章：压力-速度耦合算法 纳维-斯托克斯方程中的压力和速度是相互耦合的，这是求解不可压缩流动（或低速可压缩流动）的关键难点。本章全面回顾并对比了经典的压力修正算法：SIMPLE系列算法（SIMPLE, SIMPLER, PISO）和Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations（SIMPLE）。我们不仅分析了这些算法的迭代收敛机制，还探讨了松弛因子和预处理技术如何影响最终的求解效率和稳定性。 第五章：对流项的数值处理与稳定性 对流项（动量方程中的非线性项）是导致数值误差和不稳定性的主要来源。本章深入研究了处理对流项的各种高精度格式。除了基础的一阶迎风格式，重点讲解了二阶迎风格式（如QUICK、TVD格式）的构造原理，特别是Total Variation Diminishing（TVD）格式在抑制数值振荡方面的优势。同时，也将介绍ENO/WENO格式在超音速和激波捕捉方面的应用潜力。 第六章：时间离散化方法 对于瞬态问题，时间离散的精度和稳定性至关重要。本章分类讨论了显式（如前向欧拉）和隐式（如后向欧拉、Crank-Nicolson）时间积分格式。隐式格式的优势在于更高的CFL数限制下的稳定性，但代价是每一步需要求解一个大型的代数方程组。本章将对比不同方法的截断误差和绝对稳定性区域。 第三部分：复杂物理模型的数值实现 第七章：湍流建模的数值化 湍流是流体力学中最具挑战性的课题之一。本章专注于工程实践中最常用的雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型。详细介绍了零方程模型（如代数湍流模型）、一方程模型（如Spalart-Allmaras）和两方程模型（如$k-epsilon$和$k-omega$模型）的输运方程。重点在于讨论这些湍流模型方程的数值实现细节，以及湍流粘性系数在对流项和扩散项中的耦合处理。 第八章：可压缩流与激波捕捉 对于涉及高马赫数的流动，需要考虑能量方程和状态方程。本章探讨了在可压缩流动中，特别是存在激波或接触间断时，如何选择合适的数值格式来保证解的熵一致性（Entropy Conservation）。将引入激波捕捉格式（如Roe、HLLC格式）以及处理网格畸变对激波结构影响的策略。 第九章：多相流与化学反应流的数值方法 本章扩展到更复杂的物理现象。对于多相流，介绍了欧拉-欧拉（Euler-Euler）模型和欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）模型的数值框架，重点分析了相间动量和能量交换项的离散化方法。对于化学反应流，讨论了反应动力学方程与流体动力学方程的耦合求解策略，包括时间步长限制和稳态燃烧模拟的特殊处理。 第四部分：新兴数值方法与应用 第十章：格子玻尔兹曼方法（LBM）简介 格子玻尔兹曼方法作为一种介于微观模拟与宏观连续介质理论之间的新兴方法，在本章进行介绍。LBM基于流体动力学的玻尔兹曼方程，通过格子上的粒子分布函数演化来模拟流体宏观行为。重点阐述LBM在线性和非线性对流过程中的优势，尤其是在处理复杂几何边界和多孔介质流动时的自然优势。 第十一章：求解器的迭代与并行化 大型CFD问题的求解依赖于高效的代数求解器。本章系统分析了迭代求解器的性能，包括迭代法的选择（如GMRES、BiCGSTAB）以及预处理器的设计（如代数多重网格AMG）。最后，探讨了如何利用并行计算技术（如MPI和OpenMP）对求解器和网格划分进行优化，以实现大规模三维流场的快速模拟。 附录 附录中包含常用的CFD软件工具箱的简要介绍、数值误差分析的数学工具，以及用于验证和确认（V&V）数值模拟结果的标准算例集。 本书内容翔实，理论与工程实践紧密结合，适合高等院校高年级本科生、研究生以及从事工业研发和科学计算的工程师作为专业参考教材或深度学习资料。

评分☆☆☆☆☆

我最近翻开了一部非常独特的游记文学作品，作者的足迹遍布了世界七大洲的偏远角落。但有趣的是，这本书的重点似乎并不在于那些壮丽的景观本身，而在于作者在极端环境下与当地原住民的互动和文化交流。他对于人类社群多样性的观察入微，捕捉到了那些在现代社会中几乎已经消亡的仪式、语言习惯和世界观。比如，在亚马逊雨林深处，他描述了一个部落对“时间”的感知方式，完全不同于我们线性的理解，这让我对我们习以为常的“效率”和“进度”产生了强烈的反思。作者的文笔朴实却充满了人文关怀，没有矫饰，也没有猎奇的视角，只是单纯地记录和敬畏。这本书读起来让人心胸开阔，它不仅拓宽了我对地理空间的认知，更重要的是，它让我意识到人类精神世界的无限广阔与奇妙。读完后，我开始重新审视自己生活的“小世界”，并对手边的一切习以为常的事物产生了全新的好奇。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格简直是独树一帜，它采用了大量的意识流手法，让读者仿佛置身于一个不断变幻的梦境之中。整本书读下来，我感觉像是经历了一次关于“存在”的哲学思辨之旅。作者对于抽象概念的具象化处理能力令人叹服，比如“孤独”被描绘成一种带着金属光泽的冷硬物质，“希望”则像是不定时发光的深海生物。语言的运用极其华丽且富有节奏感，长句的堆叠营造出一种宏大而迷幻的史诗感，而突如其来的短句和感叹，又像是在平静的水面上投下的石子，激起阵阵涟漪。我花了很长时间才适应这种叙事节奏，起初甚至有些迷失方向，但一旦抓住了作者构建的内在逻辑，便会发现其中蕴含的惊人深度。它迫使你不断地停下来，反思自己接收到的信息，质疑眼前的现实。这本书或许不适合追求快速阅读体验的读者，但对于那些渴望在文字中探寻更深层意义的求知者来说，无疑是一座亟待挖掘的宝藏，每一次重读都会有新的领悟。

评分☆☆☆☆☆

我最近读完了一本非常引人深思的历史传记，聚焦于一位被主流史学长期忽视的女性政治家。这本书的价值在于其扎实的研究基础和全新的解读视角。作者团队显然付出了巨大的努力，他们不仅梳理了大量的尘封档案，还穿插了大量当事人的私人信件和日记片段，使得这位历史人物的形象变得立体而鲜活。书中详细描绘了她在那个男性主导的时代所面临的无形壁垒与公开的阻挠，以及她如何运用智慧和坚韧，一步步撬动既得利益集团的防线。尤其精彩的是，作者没有将她塑造成一个完美的圣人，而是诚实地展现了她在权力斗争中的妥协与权衡，这使得她的成就更显真实和可敬。这本书成功地将厚重的历史叙事与引人入胜的个人故事完美地结合起来，阅读过程中，我时常能感受到一种跨越时空的共情。它不仅是一部历史著作，更像是一堂关于勇气和策略的生动课程，让我对“历史”二字有了更具温度的理解。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于自然科学的科普读物，但它的讲述方式完全打破了我对传统教科书的刻板印象。作者似乎拥有一种天赋，能将那些极其复杂且抽象的物理学定律，转化为日常生活中随处可见的生动案例。例如，在解释量子纠缠时，他并未陷入复杂的公式推导，而是构建了一个关于遥远双胞胎的心灵感应的有趣故事，瞬间就让概念清晰起来。文字幽默风趣，不时穿插着作者本人在研究过程中遇到的各种“糗事”和灵光一现的瞬间，极大地拉近了与读者的距离。阅读这本书的过程，完全没有学习的压力，更像是在和一位博学的朋友进行一场愉快的午后闲聊。它成功地激发了我内心深处对宇宙奥秘的好奇心，让我重新燃起了对科学探索的热情。这本书的成功之处在于，它证明了深度知识与普及乐趣可以完美并存，是真正意义上的“雅俗共赏”。

评分☆☆☆☆☆

这部小说深深地吸引了我，故事的开端设定在一个雾气弥漫的小镇上，主人公李明，一个沉默寡言的钟表匠，意外卷入了一起陈年的失踪案。作者对环境氛围的描绘极为细腻，老旧的街道、吱呀作响的木地板，甚至空气中弥漫的陈年灰尘和松木香气，都仿佛触手可及。李明并非传统意义上的英雄，他内心充满着对过往的愧疚与挣扎，他的每一次呼吸、每一个动作都透露出一种压抑感。情节推进得相当缓慢，但这种慢节奏恰恰为人物内心世界的剖析提供了足够的空间。我尤其欣赏作者对于配角塑造的功力，那位总是坐在街角咖啡馆里，看似漫不经心却总能一语道破天机的盲眼老者，他的几句箴言，每次都让我有种醍醐灌顶的感觉。这部作品的魅力不在于跌宕起伏的动作场面，而在于它对人性的复杂性和记忆的不可靠性的深刻探讨。它更像是一首低沉的挽歌，吟唱着时间的流逝与被遗忘的真相，读罢，心中久久不能平静，留下的余味是悠长而苦涩的。