《熱流體數值計算方法與套用》是機械工業出版社於2014年3月出版的一本圖書。
基本介紹
- 中文名：熱流體數值計算方法與套用
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：258頁
- 開本：16
- 品牌：機械工業出版社
- 作者：何志霞 王謙
- 出版日期：2014年3月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111448655
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
隨著計算機技術的迅速發展，數值計算已成為研究熱流體工程領域中流體流動、傳熱傳質及化學反應等問題的最為有效的方法之一。《熱流體數值計算方法與套用》前半部分系統全面而又淺顯易懂地介紹了基於有限體積法的熱流體工程中熱傳導問題、對流與擴散問題及流場等的數值計算和求解原理與方法，並附以詳細的C語言代碼算例幫助理解。後半部分則針對CFD技術在動力工程及工程熱物理學科領域中的套用，以流體機械、動力機械及暖通空調等領域中典型熱流體問題為例，介紹了Pro/E、UG建模和ICEMCFD格線生成等前處理軟體，以及當前在熱物理各個特定領域廣為採用，而又鮮有介紹的CFX軟體、STAR—CD軟體、STAR—CCM+軟體、AVLFire軟體、Converge軟體和Airpak軟體的基本用法。
《熱流體數值計算方法與套用》共分12章，第1章主要內容為計算流體力學基礎；第2章介紹了已有的多種數值計算方法，並對《熱流體數值計算方法與套用》重點——有限體積法的思想等作了簡要闡述，同時詳細給出了離散化代數方程組的求解方法及程式代碼；第3、4、5章介紹了有限體積法求解各類問題的基本原理，同時附以C語言代碼算例，以幫助讀者理解；第6章概括闡述了CFD技術及其在動力工程及工程熱物理學科領域中的相關套用；第7、8、9、10、11和12章則分別以具體算例為載體介紹了CFD技術在流體機械、汽車設計、暖通空調等領域的套用，以及當前在這些特定領域被廣為套用，而又鮮有介紹的各類CFD軟體的基本使用方法。《熱流體數值計算方法與套用》可作為能源動力、機械工程、環境工程、化學工程、交通工程、土木工程、航空航天等領域的研究生和本科生教材，也可供上述領域的科研人員及工程技術人員參考。
圖書目錄
前言
第1章緒論
1.1計算流體力學概述
1.1.1計算流體力學的形成和發展
1.1.2計算流體力學方法簡介
1.1.3計算流體力學的特點
1.1.4計算流體力學的過程步驟
1.2流體的基本特性
1.2.1流體的密度、重度和相對密度
1.2.2流體的粘性
1.2.3流體的壓縮性
1.2.4流體的熱傳導及擴散
1.2.5液體的表面張力
1.2.6流體的運動特性
1.3流體流動的基本控制方程
1.3.1系統與控制體
1.3.2質量守恆方程
1.3.3動量守恆方程
1.3.4能量守恆方程
1.3.5狀態方程
1.3.6組分質量守恆方程
1.3.7湍流的雷諾（Reynolds）時均方程及湍流模型方程
1.3.8控制方程的通用形式
1.4初始條件及邊界條件
1.5控制方程與流動的類型
1.6熱流體數值計算的步驟
1.7小結
思考題
第2章控制微分方程的數值求解方法
2.1數值計算方法和分類
2.1.1有限差分法
2.1.2有限體積法
2.1.3有限元法
2.1.4有限分析法
2.1.5邊界元法
2.1.6譜分析法
2.1.7數值積分變換法
2.1.8格子Boltzmann法
2.2離散化的概念及方法
2.2.1離散化的概念
2.2.2離散化方程的結構
2.2.3離散化方程的推導方法
2.3有限體積法原理
2.3.1有限體積法的基本思想
2.3.2有限體積法的計算格線
2.3.3有限體積法的基本原理
2.4離散化代數方程組的求解
2.4.1概述
2.4.2線性方程組的一般解法——高斯（Gauss）消元法
2.4.3三對角方程組的解法——TDMA算法
2.4.4多維離散化代數方程組的求解方法——疊代法
2.5小結
思考題
第3章熱傳導問題的數值計算
3.1一維穩態熱傳導問題
3.1.1離散格線的生成
3.1.2控制方程的積分離散
3.1.3界面值的處理
3.1.4源項的處理
3.1.5離散化方程的建立
3.1.6邊界條件的處理
3.1.7擬線性離散化方程組的求解
3.1.8有限體積法的4條基本原則
3.1.9一維穩態熱傳導問題C語言編程實例
3.2一維非穩態熱傳導問題
3.2.1離散方程的建立
3.2.2顯式格式、克蘭克—尼科爾森格式及全隱格式
3.2.3全隱格式離散化方程
3.2.4一維非穩態熱傳導問題C語言編程實例
3.3二維和三維熱傳導問題
3.3.1二維熱傳導問題的全隱格式離散化方程
3.3.2三維熱傳導問題的全隱格式離散化方程
3.3.3熱傳導問題離散化方程的通用表達式
3.3.4二維熱傳導問題C語言編程實例
3.4小結
思考題
第4章對流與擴散問題的數值計算
4.1一維穩態對流與擴散問題
4.1.1控制方程的離散化
4.1.2中心差分格式
4.1.3一階迎風格式
4.1.4混合格式
4.1.5指數格式
4.1.6乘方格式
4.1.7各種離散格式的共同點及精度比較
4.1.8低階離散格式的特點
4.1.9一維穩態對流與擴散問題C語言編程實例
4.2多維對流與擴散問題
4.2.1二維瞬態對流—擴散問題的離散化方程
4.2.2三維瞬態對流—擴散問題的離散化方程
4.2.3對流—擴散問題離散化方程的通用表達式
4.3小結
思考
第5章流場的數值計算
5.1流場數值計算存在的問題
5.2基於交錯格線的動量方程離散
5.2.1壓力梯度項離散的問題
5.2.2交錯格線下動量方程的離散
5.3壓力修正算法——SIMPLE算法
5.3.1速度修正方程
5.3.2壓力修正值方程
5.3.3SIMPLE算法的求解步驟
5.3.4SIMPLE算法的進一步討論
5.3.5壓力參考點的選取
5.3.6簡單流場邊界條件的處理
5.3.7二維穩態層流流場SIMPLE算法求解C語言編程實例
5.4小結
思考題
第6章CFD技術及其套用簡介
6.1CFD技術的發展概況
6.2CFD技術在工程中的套用
6.3CFD商用軟體的結構
6.4常用的CFD商用軟體
6.4.1CFD軟體的發展
6.4.2CFD通用軟體的主要特點
6.4.3常用CFD商用軟體簡介
6.5CFD技術在工程熱物理領域中的套用
6.5.1CFD技術在流體機械中的套用
6.5.2CFD技術在暖通空調工程中的套用
6.5.3CFD技術在製冷工程中的套用
6.5.4CFD技術在汽車設計中的套用
6.6小結
思考題
第7章基於CFX軟體的離心泵內流模擬
7.1CFX軟體介紹
7.1.1軟體簡介
7.1.2軟體特點
7.1.3軟體求解功能
7.1.4獨具特色的前處理
7.2離心泵模型的繪製
7.2.1Pro/E軟體簡介
7.2.2模型的繪製
7.3離心泵計算區域格線劃分
7.4離心泵內部流動的數值模擬
7.5計算結果及分析
7.6小結
思考題
第8章基於STARCD軟體的發動機噴嘴內流模擬
8.1噴嘴內流動區域實體造型
8.1.1UGNX軟體簡介
8.1.2噴油器繪製
8.2噴嘴內流的動格線計算
8.2.1STARCD功能簡介
8.2.2STARCD的基本組成部分
8.2.3動態格線的特徵和生成
8.2.4數值計算
8.3小結
思考題
第9章基於STARCCM+軟體的發動機冷卻水套流動模擬
9.1STARCCM+軟體介紹
9.1.1軟體簡介
9.1.2軟體特點及優勢
9.1.3軟體工作界面
9.2發動機機體及冷卻水套幾何模型
9.3發動機冷卻水套流動模擬
9.3.1幾何模型的導入
9.3.2格線的生成
9.3.3物理模型和物性參數的設定
9.3.4後處理準備
9.3.5計算結果分析
9.4小結
思考題
第10章基於Converge軟體的發動機工作過程數值模擬
10.1Converge軟體介紹
10.1.1軟體簡介
10.1.2軟體特點及優勢
10.1.3軟體工作界面
10.2內燃機缸內工作過程物理模型
10.2.1流動相關模型
10.2.2噴霧相關模型
10.2.3燃燒排放模型
10.3發動機工作過程數值模擬
10.3.1幾何導入、診斷及修復
10.3.2邊界分割
10.3.3參數檔案準備
10.3.4計算設定
10.3.5後處理
10.4小結
思考題
第11章基於Fire軟體的噴霧燃燒及SCR後處理過程模擬
11.1Fire軟體介紹
11.1.1軟體簡介
11.1.2軟體特點
11.1.3軟體套用方面的優勢
11.2發動機噴霧燃燒過程數值模擬
11.2.1發動機模型
11.2.2燃燒室格線劃分
11.2.3噴霧燃燒過程數值模擬
11.2.4數值模擬結果
11.3SCR後處理過程數值模擬
11.3.1SCR催化器三維建模
11.3.2格線劃分
11.3.3數值模擬
11.3.4數值模擬結果
11.4小結
思考題
第12章基於Airpak軟體的廚房通風
系統數值模擬
12.1Airpak軟體介紹
12.1.1軟體簡介
12.1.2軟體特點
12.1.3軟體工作界面
12.2廚房空間物理模型
12.3廚房通風系統數值模擬
12.3.1廚房求解域格線
12.3.2求解及參數設定
12.3.3邊界條件設定
12.3.4數值模擬操作及設定過程
12.3.5數值模擬結果
12.4小結
思考題
參考文獻
第1章緒論
1.1計算流體力學概述
1.1.1計算流體力學的形成和發展
1.1.2計算流體力學方法簡介
1.1.3計算流體力學的特點
1.1.4計算流體力學的過程步驟
1.2流體的基本特性
1.2.1流體的密度、重度和相對密度
1.2.2流體的粘性
1.2.3流體的壓縮性
1.2.4流體的熱傳導及擴散
1.2.5液體的表面張力
1.2.6流體的運動特性
1.3流體流動的基本控制方程
1.3.1系統與控制體
1.3.2質量守恆方程
1.3.3動量守恆方程
1.3.4能量守恆方程
1.3.5狀態方程
1.3.6組分質量守恆方程
1.3.7湍流的雷諾（Reynolds）時均方程及湍流模型方程
1.3.8控制方程的通用形式
1.4初始條件及邊界條件
1.5控制方程與流動的類型
1.6熱流體數值計算的步驟
1.7小結
思考題
第2章控制微分方程的數值求解方法
2.1數值計算方法和分類
2.1.1有限差分法
2.1.2有限體積法
2.1.3有限元法
2.1.4有限分析法
2.1.5邊界元法
2.1.6譜分析法
2.1.7數值積分變換法
2.1.8格子Boltzmann法
2.2離散化的概念及方法
2.2.1離散化的概念
2.2.2離散化方程的結構
2.2.3離散化方程的推導方法
2.3有限體積法原理
2.3.1有限體積法的基本思想
2.3.2有限體積法的計算格線
2.3.3有限體積法的基本原理
2.4離散化代數方程組的求解
2.4.1概述
2.4.2線性方程組的一般解法——高斯（Gauss）消元法
2.4.3三對角方程組的解法——TDMA算法
2.4.4多維離散化代數方程組的求解方法——疊代法
2.5小結
思考題
第3章熱傳導問題的數值計算
3.1一維穩態熱傳導問題
3.1.1離散格線的生成
3.1.2控制方程的積分離散
3.1.3界面值的處理
3.1.4源項的處理
3.1.5離散化方程的建立
3.1.6邊界條件的處理
3.1.7擬線性離散化方程組的求解
3.1.8有限體積法的4條基本原則
3.1.9一維穩態熱傳導問題C語言編程實例
3.2一維非穩態熱傳導問題
3.2.1離散方程的建立
3.2.2顯式格式、克蘭克—尼科爾森格式及全隱格式
3.2.3全隱格式離散化方程
3.2.4一維非穩態熱傳導問題C語言編程實例
3.3二維和三維熱傳導問題
3.3.1二維熱傳導問題的全隱格式離散化方程
3.3.2三維熱傳導問題的全隱格式離散化方程
3.3.3熱傳導問題離散化方程的通用表達式
3.3.4二維熱傳導問題C語言編程實例
3.4小結
思考題
第4章對流與擴散問題的數值計算
4.1一維穩態對流與擴散問題
4.1.1控制方程的離散化
4.1.2中心差分格式
4.1.3一階迎風格式
4.1.4混合格式
4.1.5指數格式
4.1.6乘方格式
4.1.7各種離散格式的共同點及精度比較
4.1.8低階離散格式的特點
4.1.9一維穩態對流與擴散問題C語言編程實例
4.2多維對流與擴散問題
4.2.1二維瞬態對流—擴散問題的離散化方程
4.2.2三維瞬態對流—擴散問題的離散化方程
4.2.3對流—擴散問題離散化方程的通用表達式
4.3小結
思考
第5章流場的數值計算
5.1流場數值計算存在的問題
5.2基於交錯格線的動量方程離散
5.2.1壓力梯度項離散的問題
5.2.2交錯格線下動量方程的離散
5.3壓力修正算法——SIMPLE算法
5.3.1速度修正方程
5.3.2壓力修正值方程
5.3.3SIMPLE算法的求解步驟
5.3.4SIMPLE算法的進一步討論
5.3.5壓力參考點的選取
5.3.6簡單流場邊界條件的處理
5.3.7二維穩態層流流場SIMPLE算法求解C語言編程實例
5.4小結
思考題
第6章CFD技術及其套用簡介
6.1CFD技術的發展概況
6.2CFD技術在工程中的套用
6.3CFD商用軟體的結構
6.4常用的CFD商用軟體
6.4.1CFD軟體的發展
6.4.2CFD通用軟體的主要特點
6.4.3常用CFD商用軟體簡介
6.5CFD技術在工程熱物理領域中的套用
6.5.1CFD技術在流體機械中的套用
6.5.2CFD技術在暖通空調工程中的套用
6.5.3CFD技術在製冷工程中的套用
6.5.4CFD技術在汽車設計中的套用
6.6小結
思考題
第7章基於CFX軟體的離心泵內流模擬
7.1CFX軟體介紹
7.1.1軟體簡介
7.1.2軟體特點
7.1.3軟體求解功能
7.1.4獨具特色的前處理
7.2離心泵模型的繪製
7.2.1Pro/E軟體簡介
7.2.2模型的繪製
7.3離心泵計算區域格線劃分
7.4離心泵內部流動的數值模擬
7.5計算結果及分析
7.6小結
思考題
第8章基於STARCD軟體的發動機噴嘴內流模擬
8.1噴嘴內流動區域實體造型
8.1.1UGNX軟體簡介
8.1.2噴油器繪製
8.2噴嘴內流的動格線計算
8.2.1STARCD功能簡介
8.2.2STARCD的基本組成部分
8.2.3動態格線的特徵和生成
8.2.4數值計算
8.3小結
思考題
第9章基於STARCCM+軟體的發動機冷卻水套流動模擬
9.1STARCCM+軟體介紹
9.1.1軟體簡介
9.1.2軟體特點及優勢
9.1.3軟體工作界面
9.2發動機機體及冷卻水套幾何模型
9.3發動機冷卻水套流動模擬
9.3.1幾何模型的導入
9.3.2格線的生成
9.3.3物理模型和物性參數的設定
9.3.4後處理準備
9.3.5計算結果分析
9.4小結
思考題
第10章基於Converge軟體的發動機工作過程數值模擬
10.1Converge軟體介紹
10.1.1軟體簡介
10.1.2軟體特點及優勢
10.1.3軟體工作界面
10.2內燃機缸內工作過程物理模型
10.2.1流動相關模型
10.2.2噴霧相關模型
10.2.3燃燒排放模型
10.3發動機工作過程數值模擬
10.3.1幾何導入、診斷及修復
10.3.2邊界分割
10.3.3參數檔案準備
10.3.4計算設定
10.3.5後處理
10.4小結
思考題
第11章基於Fire軟體的噴霧燃燒及SCR後處理過程模擬
11.1Fire軟體介紹
11.1.1軟體簡介
11.1.2軟體特點
11.1.3軟體套用方面的優勢
11.2發動機噴霧燃燒過程數值模擬
11.2.1發動機模型
11.2.2燃燒室格線劃分
11.2.3噴霧燃燒過程數值模擬
11.2.4數值模擬結果
11.3SCR後處理過程數值模擬
11.3.1SCR催化器三維建模
11.3.2格線劃分
11.3.3數值模擬
11.3.4數值模擬結果
11.4小結
思考題
第12章基於Airpak軟體的廚房通風
系統數值模擬
12.1Airpak軟體介紹
12.1.1軟體簡介
12.1.2軟體特點
12.1.3軟體工作界面
12.2廚房空間物理模型
12.3廚房通風系統數值模擬
12.3.1廚房求解域格線
12.3.2求解及參數設定
12.3.3邊界條件設定
12.3.4數值模擬操作及設定過程
12.3.5數值模擬結果
12.4小結
思考題
參考文獻
