《傳輸過程數值計算》較全面地介紹了傳輸過程數值計算各個方面的基本知識，內容包括傳輸現象的數學描述、離散化方程的建立方法、溫度場數值計算、對流擴散問題中對流項的離散格式以及流場的數值計算方法等。由於傳質與傳熱過程在物理上類似且數學模型上形式一致，因此它們的數值計算過程也完全類似。著重介紹傳輸過程數值計算的基本原理和主要方法，在編寫上力求淺顯易懂，使讀者能儘快地系統掌握傳輸過程數值計算的各方面基本知識，為進一步閱讀和學習該研究領域更高深的教科書和文獻打下良好基礎。
基本介紹
- 書名：傳輸過程數值計算
- 類型：科技
- 出版日期：2008年10月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787560527956, 7560527957
- 作者：李梅娥
- 出版社：西安交通大學出版社
- 頁數：123頁
- 開本：16
- 品牌：西安交通大學出版社
內容簡介,圖書目錄,序言,
內容簡介
《傳輸過程數值計算》由西安交通大學出版社出版。
圖書目錄
第1章 緒論
1.1 傳輸過程的重要性
1.2 傳輸過程的研究方法
1.2.1 理論研究方法
1.2.2 實驗研究方法
1.2.3 數值計算方法
1.3 數值計算的意義及局限性
1.3.1 數值計算的優點
1.3.2 數值計算的局限性
1.4 常用數值計算方法
1.4.1 有限差分法
1.4.2 有限容積法
1.4.3 有限元方法
1.5 傳輸過程數值計算的主要環節
第2章 傳輸現象的數學描述
2.1 控制微分方程
2.1.1 控制微分方程的意義
2.1.2 質量守恆
2.1.3 能量守恆
2.1.4 物質守恆
2.1.5 動量方程
2.1.6 守恆方程的通用形式
2.2 坐標的性質
2.2.1 自變數
2.2.2 坐標的合適選擇
2.2.3 單向與雙向的坐標
2.3 傳輸控制方程的類型
2.3.1 控制方程的數學分類
2.3.2 控制方程的守恆與非守恆形式
2.4 邊界條件及初始條件
2.4.1 概述
2.4.2 傳熱
2.4.3 傳質
2.4.4 流動
習題
第3章 離散化方法
3.1 空間區域的離散化
3.1.1 空間區域的離散化方法
3.1.2 兩種區域離散化方法的比較
3.2 有限差分法建立離散方程
3.2.1 用泰勒級數展開法導出導數的差分表達式
3.2.2 多項式擬合法導出導數的差分表達式
3.2.3 建立差分方程
3.3 有限容積法建立離散方程
3.3.1 控制容積積分法
3.3.2 控制容積平衡法
3.3.3 不同離散方法的比較
3.3.4 源項的處理
3.4 離散方程的誤差及特性分析
3.5 建立離散方程的四項基本法則
習題
第4章 溫度場數值計算
4.1 溫度場解析
4.2 一維非穩態導熱溫度場數值計算
4.2.1 顯式與隱式差分
4.2.2 穩定性問題
4.2.3 邊界條件的處理
4.2.4 TDMA算法
4.3 二維導熱計算
4.4 柱坐標系導熱
4.4.1 有限長圓柱體導熱
4.4.2 無限長圓柱體導熱
4.5 多材質系統導熱計算
4.5.1 一維導熱計算
4.5.2 二維導熱計算
4.5.3 控制容積界面上當量導熱係數確定
4.6 凝固潛熱處理
4.6.1 溫度補償法
4.6.2 等效比熱法
4.7 代數方程組的求解方法
4.7.1 點疊代法
4.7.2 線疊代法
4.7.3 代數方程組疊代求解的終止判據
習題
第5章 對流－擴散問題的數值計算
5.1 對流－擴散問題的解析解
5.1.1 定向凝固過程中固/液界面前沿溶質濃度分布
5.1.2 一維對流－擴散模型方程的解析解
5.2 對流項的中心差分與上風差分
5.2.1 中心差分的兩種定義方式
5.2.2 上風差分的兩種定義方式
5.3 指數格式、混合格式以及乘方格式
5.3.1 指數格式
5.3.2 混合格式
5.3.3 乘方格式
5.4 通用化公式
5.4.1 J流量密度
5.4.2 一維對流－擴散問題的通用化離散公式
5.4.3 離散方程係數特性分析
5.5 多維對流－擴散方程的離散及邊界條件處理
5.5.1 二維對流－擴散方程的離散
5.5.2 三維對流－擴散方程的離散
5.5.3 邊界條件處理
5.6 對流項離散的高階格式
5.6.1 二階上風格式
5.6.2 QUICK格式
5.6.3 採用高階格式時近邊界點的處理
5.6.4 採用高階格式時離散方程的求解方法
習題
第6章 流場的計算
6.1 流場求解中的關鍵問題
6.1.1 壓力與速度的耦合關係
6.1.2 交錯格線
6.2 求解N-S方程的SIMPLE方法
6.2.1 動量方程的離散
6.2.2 交錯格線上的插值
6.2.3 壓力修正法基本思想
6.2.4 SIMPLE算法
6.2.5 壓力修正值方程的邊界條件
6.3 求解N-S方程的SOLA方法
6.3.1 動量方程離散
6.3.2 流場求解
6.3.3 內部障礙物處理
6.3.4 邊界條件
6.3.5 穩定性條件
6.4 自由表面追蹤
6.4.1 自由表面邊界條件
6.4.2 MAC方法
6.4.3 VOF方法
6.5 鑄造充型過程數值模擬
習題
參考文獻
1.1 傳輸過程的重要性
1.2 傳輸過程的研究方法
1.2.1 理論研究方法
1.2.2 實驗研究方法
1.2.3 數值計算方法
1.3 數值計算的意義及局限性
1.3.1 數值計算的優點
1.3.2 數值計算的局限性
1.4 常用數值計算方法
1.4.1 有限差分法
1.4.2 有限容積法
1.4.3 有限元方法
1.5 傳輸過程數值計算的主要環節
第2章 傳輸現象的數學描述
2.1 控制微分方程
2.1.1 控制微分方程的意義
2.1.2 質量守恆
2.1.3 能量守恆
2.1.4 物質守恆
2.1.5 動量方程
2.1.6 守恆方程的通用形式
2.2 坐標的性質
2.2.1 自變數
2.2.2 坐標的合適選擇
2.2.3 單向與雙向的坐標
2.3 傳輸控制方程的類型
2.3.1 控制方程的數學分類
2.3.2 控制方程的守恆與非守恆形式
2.4 邊界條件及初始條件
2.4.1 概述
2.4.2 傳熱
2.4.3 傳質
2.4.4 流動
習題
第3章 離散化方法
3.1 空間區域的離散化
3.1.1 空間區域的離散化方法
3.1.2 兩種區域離散化方法的比較
3.2 有限差分法建立離散方程
3.2.1 用泰勒級數展開法導出導數的差分表達式
3.2.2 多項式擬合法導出導數的差分表達式
3.2.3 建立差分方程
3.3 有限容積法建立離散方程
3.3.1 控制容積積分法
3.3.2 控制容積平衡法
3.3.3 不同離散方法的比較
3.3.4 源項的處理
3.4 離散方程的誤差及特性分析
3.5 建立離散方程的四項基本法則
習題
第4章 溫度場數值計算
4.1 溫度場解析
4.2 一維非穩態導熱溫度場數值計算
4.2.1 顯式與隱式差分
4.2.2 穩定性問題
4.2.3 邊界條件的處理
4.2.4 TDMA算法
4.3 二維導熱計算
4.4 柱坐標系導熱
4.4.1 有限長圓柱體導熱
4.4.2 無限長圓柱體導熱
4.5 多材質系統導熱計算
4.5.1 一維導熱計算
4.5.2 二維導熱計算
4.5.3 控制容積界面上當量導熱係數確定
4.6 凝固潛熱處理
4.6.1 溫度補償法
4.6.2 等效比熱法
4.7 代數方程組的求解方法
4.7.1 點疊代法
4.7.2 線疊代法
4.7.3 代數方程組疊代求解的終止判據
習題
第5章 對流－擴散問題的數值計算
5.1 對流－擴散問題的解析解
5.1.1 定向凝固過程中固/液界面前沿溶質濃度分布
5.1.2 一維對流－擴散模型方程的解析解
5.2 對流項的中心差分與上風差分
5.2.1 中心差分的兩種定義方式
5.2.2 上風差分的兩種定義方式
5.3 指數格式、混合格式以及乘方格式
5.3.1 指數格式
5.3.2 混合格式
5.3.3 乘方格式
5.4 通用化公式
5.4.1 J流量密度
5.4.2 一維對流－擴散問題的通用化離散公式
5.4.3 離散方程係數特性分析
5.5 多維對流－擴散方程的離散及邊界條件處理
5.5.1 二維對流－擴散方程的離散
5.5.2 三維對流－擴散方程的離散
5.5.3 邊界條件處理
5.6 對流項離散的高階格式
5.6.1 二階上風格式
5.6.2 QUICK格式
5.6.3 採用高階格式時近邊界點的處理
5.6.4 採用高階格式時離散方程的求解方法
習題
第6章 流場的計算
6.1 流場求解中的關鍵問題
6.1.1 壓力與速度的耦合關係
6.1.2 交錯格線
6.2 求解N-S方程的SIMPLE方法
6.2.1 動量方程的離散
6.2.2 交錯格線上的插值
6.2.3 壓力修正法基本思想
6.2.4 SIMPLE算法
6.2.5 壓力修正值方程的邊界條件
6.3 求解N-S方程的SOLA方法
6.3.1 動量方程離散
6.3.2 流場求解
6.3.3 內部障礙物處理
6.3.4 邊界條件
6.3.5 穩定性條件
6.4 自由表面追蹤
6.4.1 自由表面邊界條件
6.4.2 MAC方法
6.4.3 VOF方法
6.5 鑄造充型過程數值模擬
習題
參考文獻
序言
近幾十年來，隨著數值計算技術、計算機軟硬體技術的飛速發展，計算機數值模擬已經成為研究材料加工及冶金等過程的重要手段。傳熱、傳質及動量傳輸是這些過程中的三個基本物理現象，與之對應的溫度場、濃度場及流場的數值計算無論在巨觀工藝過程模擬還是微觀組織形成過程的模擬中都是必不可少的。
在目前已有的關於傳輸現象或數值模擬的書籍中，對上述三類傳輸問題的數值計算大多只是作一些泛泛的介紹，而“計算傳熱學”或“計算流體力學”等方面的書籍主要針對的是動力工程、航空航天等專業領域的問題，不適合作為材料專業學生的教學用書。本書正是基於這種現狀編寫的。
本書較全面地介紹了傳輸過程數值計算各個方面的基本知識，內容包括傳輸現象的數學描述、離散化方程的建立方法、溫度場數值計算、對流擴散問題中對流項的離散格式以及流場的數值計算方法等。由於傳質與傳熱過程在物理上類似且數學模型上形式一致，因此它們的數值計算過程也完全類似。本書著重介紹傳輸過程數值計算的基本原理和主要方法，在編寫上力求淺顯易懂，使讀者能儘快地系統掌握傳輸過程數值計算的各方面基本知識，為進一步閱讀和學習該研究領域更高深的教科書和文獻打下良好基礎。
本書可作為材料加工工程、材料成型及控制工程、材料學及冶金專業高年級本科生及研究生的教學用書，也可以作為相關領域的科研工作者和工程技術人員的參考書。
由於作者學識有限，內容上有失誤或不妥之處在所難免，懇請讀者指正。
在目前已有的關於傳輸現象或數值模擬的書籍中，對上述三類傳輸問題的數值計算大多只是作一些泛泛的介紹，而“計算傳熱學”或“計算流體力學”等方面的書籍主要針對的是動力工程、航空航天等專業領域的問題，不適合作為材料專業學生的教學用書。本書正是基於這種現狀編寫的。
本書較全面地介紹了傳輸過程數值計算各個方面的基本知識，內容包括傳輸現象的數學描述、離散化方程的建立方法、溫度場數值計算、對流擴散問題中對流項的離散格式以及流場的數值計算方法等。由於傳質與傳熱過程在物理上類似且數學模型上形式一致，因此它們的數值計算過程也完全類似。本書著重介紹傳輸過程數值計算的基本原理和主要方法，在編寫上力求淺顯易懂，使讀者能儘快地系統掌握傳輸過程數值計算的各方面基本知識，為進一步閱讀和學習該研究領域更高深的教科書和文獻打下良好基礎。
本書可作為材料加工工程、材料成型及控制工程、材料學及冶金專業高年級本科生及研究生的教學用書，也可以作為相關領域的科研工作者和工程技術人員的參考書。
由於作者學識有限，內容上有失誤或不妥之處在所難免，懇請讀者指正。
