計算流體力學典型算法與算例（含光碟）

《計算流體力學典型算法與算例（含光碟）》是2015年6月機械工業出版社出版的圖書，作者是高歌。

基本介紹

• 中文名：計算流體力學典型算法與算例（含光碟）
• 作者：高歌
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2015年6月
• 定價：38 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787111496267

內容簡介

本書是按照國家理工科院校少學時“計算流體力學”課程要求編寫的一部本科生通用教材。全書分10章，主要內容包括：微分型與積分型流體力學基本方程組、不可壓縮流的渦量-流函式方法、不可壓縮流SIMPLE通用算法、可壓縮流對流項數值格式的幾種處理方法、可壓縮流粘性項的高階格式、可壓縮流時間項的處理方法、三維粘流的有限體積解法、常用的幾種湍流模式、Gao-Yong湍流方程組、格線生成的幾類方法。本書中堅持重基礎、重實用、少而精的基本原則，密切反映當前計算流體力學的最新科研成果，深入淺出，還將Gao-Yong理性湍流理論與方程組融入本書的第9章。書中正文給出了大量典型算例，並且還附有光碟，內有40道典型例題的詳細輸入數據與全場計算的數值結果，有利於學生與讀者加深對基本格式的理解與認識，有利於全面掌握CFD方法。

圖書目錄

前言

第一篇計算流體力學的發展簡況

及基本方程組1第1章計算流體力學的發展歷程及

流動控制基本方程組3

1.1計算流體力學發展的主要歷程3

1.1.1不可壓縮黏性流動計算方法

的概述3

1.1.2可壓縮流動計算方法的主要

發展歷程4

1.2流動控制的基本方程組5

1.2.1微分形式的NavierStokes

方程組5

1.2.2積分形式的NavierStokes

方程組6

1.2.3直角笛卡兒坐標系下的

NavierStokes方程組6

1.2.4任意曲線坐標系下

的NavierStokes方程組11

第二篇不可壓縮流動的典型

數值方法15第2章不可壓縮黏性流動的渦量流函

數高效算法17

2.1渦量流函式方法的控制方程組17

2.2控制方程的有限差分離散18

2.2.1渦量方程的離散18

2.2.2流函式方程的離散18

2.2.3壓力方程的離散19

2.3邊界條件的處理19

2.3.1進口邊界19

2.3.2出口邊界20

2.3.3固體壁面邊界20

2.4渦量流函式方法的求解步驟21

2.5渦量流函式方法計算實例21

2.5.1二維方腔頂蓋驅動流動模擬21

2.5.2二維外掠後台階流動模擬24

2.5.3二維方柱繞流模擬25

2.5.4二維層流邊界層流動模擬27

第3章一種求解不可壓縮黏性流動的

SIMPLE通用算法29

3.1交錯格線上控制方程的離散29

3.1.1壓力波動問題與交錯格線29

3.1.2控制方程的有限體積離散30

3.2壓力修正技術32

3.2.1壓力修正的基本思路和步驟32

3.2.2速度修正方程和壓力修正方程32

3.2.3邊界條件的處理33

3.3SIMPLE算法的求解步驟33

3.4改進的SIMPLE算法34

3.4.1SIMPLER算法34

3.4.2SIMPLEC算法35

3.4.3PISO算法35

3.5SIMPLE系列算法計算實例37

3.5.1平面Poiseuille流動模擬37

3.5.2二維非定常方柱繞流模擬38

3.5.3SIMPLE系列算法的比較40

習題41

第三篇可壓縮流動對流項與時間

項處理的典型方法43第4章可壓縮流動對流項數值格式的

幾種處理方法45

4.1模型方程及其數學性質45

4.1.1線性單行波方程45

4.1.2熱傳導方程45

4.1.3無黏Burgers方程46

4.1.4Burgers方程 46

4.1.5KdVBurgers方程46

4.1.6一維Euler方程組46

4.2幾個經典的差分格式46

4.2.1基本差分格式47

4.2.2LaxFriedrichs格式47

4.2.3蛙跳格式47

4.2.4LaxWendroff格式47

計算流體力學(含光碟)目錄4.2.5人工黏性方法48

4.3矢通量分裂方法48

4.3.1StegerWarming矢通量分

裂方法49

4.3.2Van Leer矢通量分裂方法50

4.4Roe格式50

4.5Godunov間斷方法 51

4.5.1Godunov格式51

4.5.2MUSCL格式53

4.5.3PPM格式55

4.6TVD格式56

4.6.1Harten的二階TVD格式56

4.6.2帶通量限制因子的二階TVD

格式59

4.6.3YeeRoeDavis對稱性型二

階TVD格式60

4.7ENO/WENO格式61

4.8間斷Galerkin有限元方法65

4.9數值算例67

4.9.1精度分析67

4.9.2一維線性標量方程數值實驗68

4.9.3一維非線性標量方程數值實驗68

4.9.4一維氣體動力學方程組數值

實驗70

4.9.5二維氣體動力學方程組數

值實驗74

第5章可壓縮流黏性項處理的高階

格式84

5.1物理坐標系下的NS方程84

5.2NS方程組的無量綱化85

5.3計算坐標系下的NS方程86

5.4薄層黏性假設89

5.5黏性項的離散格式91

5.6典型算例分析92

5.6.1激波邊界層相互作用算例 92

5.6.2後台階算例94

5.6.3噴管射流算例95

第6章可壓縮流時間項處理的幾種

常用方法98

6.1近似因子分解方法98

6.2顯式RungeKutta多步格式99

6.3雙時間步方法100

6.4RKDG有限元方法101

6.5典型算例102

6.5.1圓柱繞流算例102

6.5.2NACA0012變攻角繞流算例104

6.5.3前台階算例106

6.5.4雙馬赫反射算例109

習題111

第四篇複雜流動問題的典型處

理方法及GaoYong湍

流方程組121第7章三維黏性流動的有限體

積解法123

7.1有限體積法概述123

7.2NavierStokes方程組的幾種通

用形式125

7.2.1直角坐標系下的守恆型基本方

程組125

7.2.2任意曲線坐標系下的守恆型基本

方程組127

7.3方程組的無量綱化130

7.4空間離散格式131

7.4.1Jameson中心差分格式131

7.4.2通量差分分裂Roe格式132

7.5時間積分格式134

7.5.1RungeKutta顯式時間推進法134

7.5.2雙時間步的隱式時間離散方法135

第8章常用的幾種湍流模式137

8.1湍流模式的發展137

8.2渦黏模式138

8.2.1零方程湍流模式139

8.2.2一方程湍流模式140

8.2.3兩方程湍流模式141

8.3雷諾應力輸運模式146

8.4非線性湍流模式152

第9章GaoYong湍流方程組及其

典型算例154

9.1時間平均、系綜平均及Favre平均154

9.2側偏平均、加權側偏平均及其

重要性質156

9.3GaoYong可壓縮湍流方程組158

9.3.1平均流動基本方程組158

9.3.2加權側偏平均的漂移流

方程159

9.4GaoYong不可壓縮湍流方程組161

9.5GaoYong湍流方程組計算的典

型算例161

9.5.1圓射流/平面射流異常問題162

9.5.2平板固壁邊界層及轉捩163

9.5.3二維後向台階分離流動166

9.5.4翼型大攻角分離流動168

9.5.5翼體角偶流動170

9.5.6激波/湍流邊界層干擾流動173

9.5.7擬序結構流動180

9.6小結185

習題185

第五篇計算流體力學中格線生

成的典型方法189第10章格線生成的幾類方法191

10.1結構化格線生成方法192

10.1.1貼體坐標概念192

10.1.2貼體坐標系與直角坐標系

間的變換192

10.1.3代數格線生成法194

10.1.4基於偏微分方程的格線生

成法197

10.1.5格線質量要求199

10.2非結構化格線生成方法200

10.2.1Delaunay三角化法200

10.2.2陣面推進法201

10.3自適應Descartes直角格線生

成技術201

附錄光碟中習題解答的詳細圖目205

參考文獻224