湍流理論與模擬（第2版）

湍流理論與模擬(第2版)

作者：張兆順、崔桂香、許春曉、黃偉希
定價：45元
印次：2-1
ISBN：9787302473275
出版日期：2017.06.01
印刷日期：2017.06.19

本書是2005年版《湍流理論與模擬》的再版。本書系統地敘述了湍流的基本理論和近代湍流數值模擬方法。此版增加了可壓縮湍流，全書由原來8章更新為9章。具體內容包括湍流的統計和測量、湍流運動的統計平均方程和脈動方程、均勻各向同性湍流、簡單剪下湍流、標量湍流、可壓縮湍流、湍流直接數值模擬、湍流大渦模擬、雷諾平均模擬方法。書中總結了近年來國內外前沿和熱點問題研究的進展，並融入了作者多年來的教學經驗和學術成果。

目錄

第1章湍流的統計和測量

1.1湍流現象

1.2湍流的不規則性

1.3湍流的統計

1.3.1隨機變數的機率分布和機率密度

1.3.2湍流的統計量

1.4湍流脈動的譜

1.4.1定常湍流中的頻譜

1.4.2均勻湍流場中的波譜

1.4.3非均勻或非定常湍流場中譜函式的推廣

1.5湍流脈動的測量方法

1.5.1湍流速度的測量方法

1.5.2流動顯示和流場濃度的測量

1.5.3脈動壓強的測量

第2章湍流運動的統計平均方程和脈動方程

2.1NavierStokes方程和湍流

2.2雷諾方程和脈動運動方程

2.2.1雷諾方程

2.2.2脈動運動方程

2.3雷諾應力和雷諾應力輸運方程

2.3.1雷諾應力張量

2.3.2雷諾應力輸運方程

2.3.3湍動能輸運過程

2.3.4平均運動的能量輸運過程

2.3.5雷諾應力輸運過程

2.3.6不可壓縮湍流場中脈動壓強分布和壓強變形率相關的

解析表達式

2.3.7湍流統計方程的封閉性討論

2.4不可壓縮湍流的標量輸運方程

2.5渦量的輸運和湍流

2.5.1渦量運動學

2.5.2渦動力學

2.5.3湍流場中渦量的統計方程

第3章均勻各向同性湍流

3.1均勻湍流場的相關函式和譜張量

3.2均勻各向同性湍流場的相關函式和譜張量

3.2.1張量的不變數和張量函式

3.2.2各向同性湍流的相關張量函式及其性質

3.2.3不可壓縮各向同性湍流的相關張量函式及其性質

3.2.4關於能譜的幾個公式

3.3不可壓縮均勻各向同性湍流的動力學方程

3.3.1不可壓縮均勻湍流的基本方程

3.3.2不可壓縮均勻湍流的譜理論

3.3.3不可壓縮均勻湍流中湍動能的輸運過程

3.3.4均勻湍流中的湍動能傳輸鏈

3.4不可壓縮均勻各向同性湍流動力學的若干性質

3.4.1不可壓縮均勻湍流的2階速度相關動力學方程

3.4.2不可壓縮均勻各向同性湍流的KarmanHowarth方程

3.4.3KarmanHowarth方程的套用

3.5不可壓縮均勻各向同性湍流中的湍動能傳輸鏈

3.5.1不可壓縮均勻各向同性湍流中的湍動能輸運方程

3.5.2各向同性湍流中的特徵尺度

3.5.3Kolmogorov的局部各向同性假定和湍能譜的－5/3冪次律

3.6局部各向同性湍流的結構函式

3.6.1結構函式及其性質

3.6.2Landau對Kolmogorov理論的質疑，湍能耗散的間歇性

3.6.3局部各向同性湍流的標度律

3.6.4各向同性湍流結構函式的動力學性質

3.7解各向同性湍流相關方程的EDQNM理論

3.7.1準高斯過程的性質

3.7.2各向同性湍流的準高斯封閉方程，EDQNM近似

第4章簡單剪下湍流

4.1簡單剪下湍流的統計特性

4.1.1壁湍流的統計特性和湍渦結構

4.1.2壁湍流的湍渦結構和湍渦粘性係數

4.1.3高雷諾數壁湍流

4.2自由剪下湍流的統計特性

4.2.1二維自由剪下湍流的邊界層近似

4.2.2自由剪下湍流的相似性解

4.2.3自由剪下湍流的渦粘係數

4.3均勻剪下湍流的快速畸變理論

4.3.1均勻剪下湍流的基本方程

4.3.2快速畸變近似的基本方程和主要特徵

4.3.3快速畸變近似的統計方程

4.3.4快速畸變近似的實例

4.3.5快速畸變近似的雷諾應力再分配項

4.4剪下湍流中的擬序運動

4.4.1自由剪下湍流中的擬序結構

4.4.2湍流邊界層的擬序結構

4.5擬序特性的檢測

4.5.1脈動的時空相關和結構遷移速度的檢測

4.5.2VITA法和湍流猝發特性的檢測

4.6擬序結構的動力學模型

4.6.1擬序運動的分解和能量輸運

4.6.2平面湍流混合層擬序運動的能量輸運

4.6.3壁湍流中擬序結構的動力學分析

4.7簡單湍流的控制

4.7.1壁湍流的被動控制

4.7.2壁湍流的主動控制

第5章標量湍流

5.1均勻湍流中的被動標量輸運

5.1.1被動標量輸運的控制方程

5.1.2譜空間中標量脈動的輸運

5.1.3均勻湍流場中標量輸運規律

5.2標量湍流的結構

5.2.1標量梯度方程

5.2.2標量梯度片狀結構的實例

5.3湍流普朗特數

5.4標量湍流的結構函式方程——Yaglom方程

5.5標量湍流擴散的拉格朗日隨機模型

5.5.1標量點源的湍流擴散

5.5.2湍流場中質點位移的均方根公式

5.5.3標量點源的湍流擴散係數

5.6Boussinesq近似的湍流

5.6.1Boussinesq近似

5.6.2重力內波和分層流湍流

5.6.3位勢渦和湍流

第6章可壓縮湍流

6.1可壓縮湍流的基本性質

6.1.1可壓縮流動的基本方程

6.1.2可壓縮層流庫埃特流動

6.1.3激波和激波關係式

6.1.4克羅克定理

6.2可壓縮湍流的統計方程

6.2.1可壓縮湍流運動的系綜平均方程

6.2.2密度加權平均的可壓縮流體運動方程

6.3均勻可壓縮湍流的不變數

6.4均勻可壓縮湍流的基本特性

6.4.1氣體湍流的三種基本模態

6.4.2氣體湍流三種基本模態間的非線性相互作用

6.5湍流和激波相互作用的近似理論

6.5.1Ribner近似

6.5.2Ribner近似的主要結果

6.5.3線性相互作用近似

6.6Morkovin假定和可壓縮剪下湍流的特性

6.6.1Morkovin假定

6.6.2強雷諾比擬

6.6.3湍流普朗特數

6.7可壓縮湍流的Favre過濾

6.8超聲速湍流的物理實驗和數值模擬

6.8.1超聲速湍流的實驗

6.8.2可壓縮湍流的數值模擬

6.9激波邊界層相互作用

6.9.1典型的激波邊界層相互作用

6.9.2超聲速氣流繞斜坡的激波邊界層相互作用

第7章湍流直接數值模擬

7.1湍流數值模擬的方法

7.2湍流直接數值模擬的基本原理

7.2.1湍流直接數值模擬的空間解析度

7.2.2湍流直接數值模擬的時間解析度

7.2.3初始條件和邊界條件

7.3湍流直接數值模擬的譜方法

7.3.1譜方法的基本原理

7.3.2格柵湍流的直接數值模擬

7.3.3平面槽道湍流的直接數值模擬

7.4湍流直接數值模擬的差分法

7.4.1高精度緊緻格式

7.4.2湍流混合層的直接數值模擬

第8章湍流大渦模擬

8.1脈動的過濾

8.2大渦模擬的控制方程和亞格子應力

8.2.1大渦模擬控制方程

8.2.2亞格子應力的性質

8.3常用的亞格子模型

8.3.1Smargorinsky渦粘模式

8.3.2尺度相似模式和混合模式

8.3.3動力模式

8.3.4譜空間渦粘模式

8.3.5理性亞格子模式

8.3.6標量湍流輸運的亞格子模型

8.4亞格子模型的檢驗

8.4.1亞格子模型的先驗比較結果

8.4.2亞格子模型的後驗結果

8.5複雜流動的大渦模擬算例

8.5.1平面擴壓器

8.5.2繞圓柱流動

8.5.3環境流動的算例

8.6關於大渦模擬的幾個問題

8.6.1亞格子應力的量級估計

8.6.2大渦模擬的誤差估計和提高精度的方法

8.6.3大渦模擬的統計量修正

8.6.4非均勻格線中過濾過程和微分運算的可交換性

8.6.5大渦模擬的近壁模型

第9章雷諾平均模擬方法

9.1建立湍流統計模式的一般原理

9.1.1雷諾應力的一般泛函形式

9.1.2封閉模式方程的約束條件

9.2湍流渦粘模式

9.2.1不可壓縮湍流的代數渦粘模式

9.2.2標準kε模式

9.2.3非線性kε模式

9.2.4壁函式

9.2.5低雷諾數修正

9.2.6單方程渦粘係數輸運模式

9.3雷諾應力輸運方程的封閉模式： 2階矩模式

9.3.12階矩模式的封閉式

9.3.2代數形式的2階矩模式

9.3.3關於湍流統計模式的綜合評述

9.4雷諾平均和大渦模擬的組合模型(RANS/LES)

9.4.1RANS/LES組合模型的基本思想和實施方法

9.4.2RANS/LES組合模型算例

索引

參考文獻