章节目录
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—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CPD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关于不可压纳维—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 6.9.1xy图 6.9.2等值线图 6.9.3向量图和流线图.. 6.9.4散布图 6.9.5网格图 6.9.6组合图 6.9.7关于计算机绘图的总结 6.10小结 习题 第3部分计算流体力学的应用 第7章拟一维喷管流动的数值解 7.1引言 7.2物理问题简介 7.3亚声速一超声速等熵喷管流动的CFD解法 7.3.1问题的提法 7.3.2最初几步的中间结果 7.3.3最终的数值结果——定常解 7.4全亚声速等熵喷管流动的CFD解法 7.4.1问题的提法：边界条件和初始条件 7.4.2最终的数值结果——麦考马克(MacCormack)方法 7.4.3求解失败的原因 7.5再论亚声速一超声速等熵喷管流动的CFD解法 7.5.1守恒型基本控制方程 7.5.2问题的提法 7.5.3第一个时间步的计算结果 7.5.4最终的数值结果——定常解 7.6激波捕捉 7.6.1问题的提法 7.6.2时间推进过程——人工粘性 7.6.3数值结果 7.7小结 第8章二维超声速流动的数值解——普朗特-迈耶稀疏波 8.1引言 8.2物理问题简介：普朗特-迈耶(Prandtl-Meyer)稀疏波的解析解 8.3普朗特一迈耶(Prandtl-Meyer)稀疏波流场的数值解 8.3.1控制方程 8.3.2问题的提法 8.3.3中间结果 8.3.4最终结果 8.4小结 第9章不可压库埃特(Couette)流的数值解 9.1引言 9.2物理问题及其解析解 9.3数值方法：隐式克兰克-尼科尔森(Crank-Nicolson)方法 9.3.1数值方法 9.3.2问题的提法 9.3.3中间结果 9.3.4最终结果 9.4另一种数值方法：压力修正法 9.4.1问题的提法 9.4.2结果 9.5小结 习题 第10章流过平板的超声速流动 10.1引言 10.2物理问题 10.3数值方法：二维完全纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程的显式有限差分解法 10.3.1流动控制方程 10.3.2问题的提法 10.3.3有限差分方程 10.3.4空间步长和时间步长的计算 10.3.5初始条件和边界条件 10.4纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程计算程序的组织 10.4.1概论 10.4.2主程序 10.4.3麦考马克(MacCormack)方法子程序 10.4.4最后的注释 10.5最终的数值结果——定常解 10.6小结 第11章现代计算流体力学中的某些高级问题 11.1引言 11.2再论守恒型流动控制方程 11.2.1一维流动 11.2.2小结 11.3隐式方法的其他处理技巧 11.3.1方程的线性化——比姆·沃明(Beam-Warming)方法 11.3.2多维问题——近似因子分解法 11.3.3分块三对角矩阵 11.3.4小结 11.4迎风格式 11.4.1矢通量分裂法 11.4.2戈杜诺夫(Godunov)方法 11.4.3注释 11.5二阶迎风格式 11.6高分辨率格式——TVD与通量限制器 11.7一些结果 11.8多重网格法 11.9小结 习题 第12章计算流体力学的未来 12.1再论CPD的重要性 12.2CFD中的计算机图形学 12.3CFD对飞行器设计的影响 12.4CFD对流体力学基础研究的影响 12.5总结 附录 附录A解三对角方程组的托马斯算法 附录B主要人名的中英文对照表...
内容简介
《计算流体力学基础及其应用》是计算流体力学(CFD)方面的入门书。本书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，本书的最后一部分介绍了计算流体力学中的几个前沿问题。
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