湍流理論與模擬

《湍流理論與模擬》是2006年清華大學出版社出版的圖書，作者是張兆順。

基本介紹

• 書名：湍流理論與模擬
• 作者：張兆順
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2006年
• 定價：38 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302114680

圖書簡介

本書系統、完整地敘述湍流的基本理論和近代的湍流數值模擬方法。全書共8章，具體內容包括湍流的統計和測量、湍流運動的基本方程、均勻各向同性湍流、簡單剪下湍流、標量湍流、湍流直接數值模擬、雷諾平均統計模式、湍流大渦數值模擬。書中總結了近年來國內外湍流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。

本書可作為工程力學、流體力學、空氣動力學、航空工程、工程熱物理、熱能工程、核能工程、環境科學和工程、水利工程等專業研究生教材和科研人員的參考書。

目錄

第1章湍流的統計和測量

1.1湍流的不規則性

1.2湍流的統計

1.2.1隨機變數的機率分布和機率密度

1.2.2湍流的統計量

1.3湍流脈動的譜

1.3.1時間平穩態中的頻譜

1.3.2均勻湍流場中的波譜

1.3.3非均勻湍流場中譜函式的推廣

1.4拉格朗日湍流

1.4.1拉格朗日機率密度函式和拉格朗日相關函式

1.4.2均勻湍流場中質點位移的公式——Taylor公式

1.5湍流脈動的測量原理

第2章湍流運動的基本方程

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雷諾應力輸運過程

2.3.5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

2.3.6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可壓縮湍流的統計方程

2.5.1可壓縮湍流運動的系綜平均方程

2.5.2密度加權平均的可壓縮流體運動方程

2.6渦量的輸運和湍流

2.6.1不可壓縮流體中渦量的運動學

2.6.2不可壓縮流場中的渦動力學

2.6.3渦動力學和湍流

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

3.3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的湍動能輸運過程

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和譜張量動力學方程

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各向同性湍流相關方程的封閉

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

4.2自由剪下湍流的統計特性

4.2.1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

第6章湍流直接數值模擬

6.1湍流數值模擬的方法

6.2湍流直接數值模擬的基本原理

6.2.1湍流直接數值模擬的空間解析度

6.2.2湍流直接數值模擬的時間解析度

6.2.3初始條件和邊界條件

6.3湍流直接數值模擬的譜方法

6.3.1譜方法的基本原理

6.3.2格柵湍流的直接數值模擬

6.3.3平面槽道湍流的直接數值模擬

6.4湍流直接數值模擬的差分法

6.4.1高精度緊緻格式

6.4.2湍流混合層的直接數值模擬

第7章雷諾平均統計模式

7.1建立湍流統計模式的一般原理

7.1.1雷諾應力的一般泛函形式

7.1.2封閉模式方程的約束條件

7.2湍流渦粘模式

7.2.1代數渦粘模式

7.2.2標準k\|ε模式

7.2.3非線性k\|ε模式

7.2.4壁函式

7.2.5低雷諾數修正

7.2.6單方程渦粘係數輸運模式

7.3雷諾應力輸運方程的封閉模式：2階矩模式

7.3.12階矩模式的封閉式

7.3.2關於2階矩模式的評價

7.3.3代數形式的2階矩模式

7.4湍流統計模式的綜合評述

第8章湍流大渦數值模擬

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大渦模擬的控制方程

8.2.2常用的亞格子模型

8.3亞格子模型的檢驗

8.3.1亞格子模型的先驗比較結果

8.3.2亞格子模型的後驗比較結果

8.4複雜流動的大渦數值模擬算例

8.4.1算例8.1:平面擴壓器

8.4.2算例8.2:繞圓柱流動

8.5關於大渦數值模擬的幾個問題

8.5.1亞格子應力的量級估計

8.5.2大渦數值模擬的數值誤差

8.5.3大渦數值模擬統計量的修正

8.5.4非均勻格線中過濾過程和微分運算的可交換性

8.5.5大渦數值模擬的近壁模型

參考文獻

索引