《中國科學技術大學精品教材：計算熱物理引論》是 2009年中國科學技術大學出版社出版的圖書
基本介紹
- ISBN：9787312025174
- 出版時間：2009-09-01
內容簡介,目錄,
內容簡介
求解熱物理問題的三種數值方法一有限容積法、有限差分法和有限元法，其中著重於介紹熱物理中用得最多的有限容積法。全書共10章：第1章，緒論，介紹學科背景；第2～3章，為有限容積法和有限差分法的基礎部分，重點講述離散方法及其離散格式的定性性質；第4～7章，側重於有限容積法，講述數值方法在熱物理問題中的套用；第8～9章，為提高部分，介紹代數解法和格線生成技術；第10章，講述有限元法基礎及其在熱物理中的套用。全書內容取材廣泛，層次分明，概念清晰，論述嚴謹，理實並重，適用性強。
《計算熱物理引論》可以作為理工院校熱能與動力工程專業高年級本科生和研究生教材，也可供相近專業師生以及工程技術人員和科研人員參考。
《計算熱物理引論》可以作為理工院校熱能與動力工程專業高年級本科生和研究生教材，也可供相近專業師生以及工程技術人員和科研人員參考。
目錄
總序
前言
第1章 緒論
1.1 熱物理問題數值研究的起源和發展
1.2 熱物理問題數值研究與理論、實驗研究之問的關係
1.3 計算熱物理研究的基本任務
1.4 本書內容梗概
參考文獻
第2章 熱物理問題的數學描述與偏微分方程的分類
2.1 熱物理過程的控制方程
2.1.1 連續方程
2.1.2 動量方程
2.1.3 能量方程
2.1.4 化學組分方程
2.1.5 控制方程的通用形式
2.2 偏微分方程的物理分類和數學分類
2.2.1 偏微分方程的物理分類
2.2.2 偏微分方程的數學分類
2.2.3 解的適定和定解條件
參考文獻
第3章 離散方法基礎
3.1 解域離散
3.1.1 解域離散概念
3.1.2 格線節點設定方式和標識
3.1.3 格線生成過程需注意的問題
3.2 微分方程的有限差分法離散
3.2.1 有限差分方法
3.2.2 差分運算元和微分運算元
3.2.3 基於Taylor展開的有限差分離散
3.2.4 其他構成導數有限差分離散的方法
3.3 微分方程的有限容積法離散
3.3.1 控制容積積分法離散
3.3.2 控制容積平衡法離散
3.3.3 控制容積法離散方程需滿足的四條基本規則
3.4 有限差分法離散和有限容積法離散比較
3.5 離散格式的定性分析
3.5.1 誤差與精度
3.5.2 離散格式的相容性
3.5.3 離散格式的收斂性和穩定性
3.5.4 初值問題離散格式穩定性分析方法
3.5.5 離散格式的耗散性和色散性
3.5.6 離散格式的守恆性
3.5.7 離散格式的遷移姓
參考文獻
第4章 擴散方程的數值方法
4.1 一維導熱
4.1.1 一維導熱問題通用形式的控制方程
4.1.2 控制容積積分法離散
4.1.3 控制容積界面當量導熱係數的確定方法
4.1.4 源項的線化處理
4.1.5 邊界條件的引入
4.1.6 離散方程的非線性性質和處理
4.1.7 線化代數方程組的三對角陣算法
4.2 多維導熱
4.2.1 非穩態二維導熱方程的全隱式離散
4.2.2 非穩態三維導熱方程的全隱式離散
4.2.3 邊界條件的處理
4.2.4 線化代數方程組的疊代解法
4.3 管道內充分發展的對流換熱
4.3.1 充分發展的管流對流換熱的物理意義
4.3.2 圓管內充分發展的對流換熱
參考文獻
第5章 對流擴散方程的數值方法
5.1 合理選擇對流項離散格式的重要性
5.2 一維穩態對流擴散問題
5.2.1 模型方程的精確解
5.2.2 中心差分格式
5.2.3 一階迎風格式
5.2.4 指數格式
5.2.5 混合格式
5.2.6 乘方律格式
5.2.7 五種三點式離散格式係數的統一表達形式
5.2.8 五種三點式離散格式計算結果比較
5.3 多維非穩態對流擴散問題
5.3.1 二維非穩態對流擴散方程的離散
5.3.2 三維非穩態對流擴散方程的離散
5.3.3 多維對流擴散問題的邊界條件處理
5.4 對流擴散方程離散格式的虛假擴散問題
5.4.1 人工黏性引起的流向擴散
5.4.2 格線取向效應引起的交叉擴散
5.4.3 非常數源項引起的虛假擴散
5.5 對流項離散的高階迎風型格式
5.5.1 二階迎風型格式
5.5.2 三階迎風型格式
5.5.3 QUICK格式
5.5.4 對流項採用高階格式時引出的新問題
5.6 對流擴散方程對流項離散格式的穩定性
參考文獻
第6章 回流問題流動一傳熱耦合計算的數值方法
6.1 不可壓縮流體流動一傳熱耦合問題數值計算概述
6.2 原始變數法順序求解流場所遇困難及其解決途徑
6.2.1 簡化條件下原始變數法求解流場的控制方程
6.2.2 常規格線下離散壓力導數項可能導出不合理的解
6.2.3 壓力計算沒有獨立的方程需另闢途徑解決
6.3 交錯格線下的動量方程離散
6.3.1 交錯格線及其變數布置
6.3.2 交錯格線下的動量方程離散
6.3.3 交錯格線下控制容積界面上物理量的插值
6.4 原始變數順序求解流場的壓力修正方法
6.4.1 壓力修正方法的基本思想
6.4.2 速度修正值的簡化近似計算
6.4.3 將連續方程離散式轉化為壓力修正值方程
6.4.4 壓力修正值方程的邊界條件
6.5 SIMPLE算法
6.5.1 SIMPLE含義及算法實施步驟
6.5.2 SIMPLE算法若干問題討論
6.6 SIMPLE算法的改進和發展
6.6.1 SIMPLER算法
6.6.2 SIMPLEC算法
6.6.3 SIMPLEX算法
6.6.4 預估校正的SIMPLE算法——Date修正方案
6.7 同位格線上的SIMPLE算法
6.7.1 基本思想和流動控制方程離散
6.7.2 同位格線上的壓力修正方程
6.7.3 同位格線上的SIMPLE算法的計算步驟
6.7.4 同位格線上的SIMPLE算法的討論
6.8 非原始變數順序求解的渦一流函式法
6.8.1 二維方腔內自然對流的控制方程
6.8.2 渦一流函式形式控制方程的離散化
6.8.3 渦一流函式法中的定解條件處理
6.8.4 渦一流函式法離散方程疊代求解步驟
6.8.5 渦一流函式法討論
參考文獻
第7章 湍流流動-傳熱耦合計算的數值方法
7.1 湍流的複雜性和數值方法概述
……
第8章 離散化代數方程組的求解
第9章 格線生成
第10章 熱物理中的有限元法基礎
習題
前言
第1章 緒論
1.1 熱物理問題數值研究的起源和發展
1.2 熱物理問題數值研究與理論、實驗研究之問的關係
1.3 計算熱物理研究的基本任務
1.4 本書內容梗概
參考文獻
第2章 熱物理問題的數學描述與偏微分方程的分類
2.1 熱物理過程的控制方程
2.1.1 連續方程
2.1.2 動量方程
2.1.3 能量方程
2.1.4 化學組分方程
2.1.5 控制方程的通用形式
2.2 偏微分方程的物理分類和數學分類
2.2.1 偏微分方程的物理分類
2.2.2 偏微分方程的數學分類
2.2.3 解的適定和定解條件
參考文獻
第3章 離散方法基礎
3.1 解域離散
3.1.1 解域離散概念
3.1.2 格線節點設定方式和標識
3.1.3 格線生成過程需注意的問題
3.2 微分方程的有限差分法離散
3.2.1 有限差分方法
3.2.2 差分運算元和微分運算元
3.2.3 基於Taylor展開的有限差分離散
3.2.4 其他構成導數有限差分離散的方法
3.3 微分方程的有限容積法離散
3.3.1 控制容積積分法離散
3.3.2 控制容積平衡法離散
3.3.3 控制容積法離散方程需滿足的四條基本規則
3.4 有限差分法離散和有限容積法離散比較
3.5 離散格式的定性分析
3.5.1 誤差與精度
3.5.2 離散格式的相容性
3.5.3 離散格式的收斂性和穩定性
3.5.4 初值問題離散格式穩定性分析方法
3.5.5 離散格式的耗散性和色散性
3.5.6 離散格式的守恆性
3.5.7 離散格式的遷移姓
參考文獻
第4章 擴散方程的數值方法
4.1 一維導熱
4.1.1 一維導熱問題通用形式的控制方程
4.1.2 控制容積積分法離散
4.1.3 控制容積界面當量導熱係數的確定方法
4.1.4 源項的線化處理
4.1.5 邊界條件的引入
4.1.6 離散方程的非線性性質和處理
4.1.7 線化代數方程組的三對角陣算法
4.2 多維導熱
4.2.1 非穩態二維導熱方程的全隱式離散
4.2.2 非穩態三維導熱方程的全隱式離散
4.2.3 邊界條件的處理
4.2.4 線化代數方程組的疊代解法
4.3 管道內充分發展的對流換熱
4.3.1 充分發展的管流對流換熱的物理意義
4.3.2 圓管內充分發展的對流換熱
參考文獻
第5章 對流擴散方程的數值方法
5.1 合理選擇對流項離散格式的重要性
5.2 一維穩態對流擴散問題
5.2.1 模型方程的精確解
5.2.2 中心差分格式
5.2.3 一階迎風格式
5.2.4 指數格式
5.2.5 混合格式
5.2.6 乘方律格式
5.2.7 五種三點式離散格式係數的統一表達形式
5.2.8 五種三點式離散格式計算結果比較
5.3 多維非穩態對流擴散問題
5.3.1 二維非穩態對流擴散方程的離散
5.3.2 三維非穩態對流擴散方程的離散
5.3.3 多維對流擴散問題的邊界條件處理
5.4 對流擴散方程離散格式的虛假擴散問題
5.4.1 人工黏性引起的流向擴散
5.4.2 格線取向效應引起的交叉擴散
5.4.3 非常數源項引起的虛假擴散
5.5 對流項離散的高階迎風型格式
5.5.1 二階迎風型格式
5.5.2 三階迎風型格式
5.5.3 QUICK格式
5.5.4 對流項採用高階格式時引出的新問題
5.6 對流擴散方程對流項離散格式的穩定性
參考文獻
第6章 回流問題流動一傳熱耦合計算的數值方法
6.1 不可壓縮流體流動一傳熱耦合問題數值計算概述
6.2 原始變數法順序求解流場所遇困難及其解決途徑
6.2.1 簡化條件下原始變數法求解流場的控制方程
6.2.2 常規格線下離散壓力導數項可能導出不合理的解
6.2.3 壓力計算沒有獨立的方程需另闢途徑解決
6.3 交錯格線下的動量方程離散
6.3.1 交錯格線及其變數布置
6.3.2 交錯格線下的動量方程離散
6.3.3 交錯格線下控制容積界面上物理量的插值
6.4 原始變數順序求解流場的壓力修正方法
6.4.1 壓力修正方法的基本思想
6.4.2 速度修正值的簡化近似計算
6.4.3 將連續方程離散式轉化為壓力修正值方程
6.4.4 壓力修正值方程的邊界條件
6.5 SIMPLE算法
6.5.1 SIMPLE含義及算法實施步驟
6.5.2 SIMPLE算法若干問題討論
6.6 SIMPLE算法的改進和發展
6.6.1 SIMPLER算法
6.6.2 SIMPLEC算法
6.6.3 SIMPLEX算法
6.6.4 預估校正的SIMPLE算法——Date修正方案
6.7 同位格線上的SIMPLE算法
6.7.1 基本思想和流動控制方程離散
6.7.2 同位格線上的壓力修正方程
6.7.3 同位格線上的SIMPLE算法的計算步驟
6.7.4 同位格線上的SIMPLE算法的討論
6.8 非原始變數順序求解的渦一流函式法
6.8.1 二維方腔內自然對流的控制方程
6.8.2 渦一流函式形式控制方程的離散化
6.8.3 渦一流函式法中的定解條件處理
6.8.4 渦一流函式法離散方程疊代求解步驟
6.8.5 渦一流函式法討論
參考文獻
第7章 湍流流動-傳熱耦合計算的數值方法
7.1 湍流的複雜性和數值方法概述
……
第8章 離散化代數方程組的求解
第9章 格線生成
第10章 熱物理中的有限元法基礎
習題
