计算流体力学的若干新方法

出版者:科学出版社

作者:刘儒勋 舒其望

页数:244

出版时间:2003-1

价格:32.00元

装帧:平装

isbn号码:9787030106452

具体描述

《计算流体力学的若干新方法》分为六篇：介绍有关的数学模型；间断解的数值方法的基本概念；高分辩率方法；非结构网格问题的生成方法和基本思想；几种非标准有限元方法；运动界面追踪问题。

目录信息

前言
一. 预备篇
第一章 有关数学模型的简单介绍
1. 1 线性试验模型
1. 2 非线性发展方程试验模型
1. 3 流体动力学的某些数值模拟实验模型
练习题
· · · · · · (收起)

用户评价

从排版和呈现方式来看，虽然书籍的装帧和印刷质量都属上乘，但内容组织上的逻辑跳跃性，也让阅读体验大打折扣。在某一章中，作者突然插入了一段关于非结构化网格生成算法的冗长描述，这段描述本身内容详实，但它与上下文讨论的求解器时间推进策略几乎没有直接的逻辑联系。这种章节间的“主题漂移”使得读者很难构建一个清晰的知识体系。例如，在讨论有限元方法（FEM）时，书中没有明确区分线性、二次或更高阶的形函数在处理对流项时的精度和稳定性权衡，而是将它们混杂在一起讨论，使得读者难以辨识出不同阶数方法各自的优势和局限性。如果这本书的目标是提供一个“新方法”的概览，那么清晰的、聚焦于特定计算范式的结构至关重要。现在的结构更像是将作者近年来所有相关的笔记和研究成果零散地堆砌在一起，缺乏一个贯穿始终的、有说服力的叙事主线来引导读者理解这些“新方法”是如何协同工作的。

这部名为《计算流体力学的若干新方法》的书籍，我原本是满怀期待地翻开的，希望能从中寻得一些前沿的、能切实应用于我当前项目中的新颖算法。然而，读完前几章后，我不得不说，内容深度和广度似乎与书名所暗示的“新方法”略有出入。书中花费了大量的篇幅来回顾和阐述经典的有限体积法（FVM）在求解纳维-斯托克斯方程时的基本框架、离散化技巧，以及湍流模型（如 $k-epsilon$ 和 SST 模型）的传统应用。对于一个已经熟悉 CFD 基础理论，并且在实际工作中已经熟练应用这些标准工具的工程师或研究人员来说，这部分内容显得有些冗余和基础。例如，在处理网格无关性验证时，作者提供的案例分析停留在非常初级的网格加密层次，缺乏对自适应网格加密（AMR）或者基于误差估计的网格细化策略的深入探讨，这在追求高精度模拟的现代 CFD 领域中，算不上是“新方法”。我更期待看到例如基于机器学习的湍流模型构建、高阶精度格式（如 WENO 或本质无振荡格式）在复杂几何体上的稳定化技术，或者针对非牛顿流体或多相流动的特定新型处理框架。目前看来，这本书更像是一本针对研究生入门阶段，对经典 CFD 理论进行系统梳理的优秀教材，而非聚焦于方法创新或尖端突破的专业参考书。

最后，关于“新方法”的验证和可复现性方面，这本书的表现也未能达到一本专业参考书应有的严谨标准。每当提出一个略微偏离主流的方法时，作者往往只是展示了一张二维的、低质量的流场云图，或者一个简单的壁面压力系数曲线，但缺乏关键的量化指标来支撑其优越性。例如，如果声称某个新格式能更好地保持质量守恒，书中应该提供不同网格下的质量误差随时间步长的收敛曲线，或者与基准解（如直接数值模拟 DNS 的数据）进行详细的误差对比分析。仅仅展示“看起来不错”的结果是远远不够的。这种对严格科学验证的缺失，使得读者在面对自己项目中的复杂挑战时，很难有信心去采纳并投入时间去重新实现这些未经充分验证的“新方法”。它更像是一本展示了作者研究兴趣范围的论文集纲要，而不是一本可以被工程师和科学家拿来作为可靠工具箱投入实际生产或研究的深度手册。

更让我感到遗憾的是，在涉及现代高性能计算（HPC）环境下的并行化策略方面，这本书的覆盖面显得捉襟见肘。在如今，任何严肃的 CFD 求解器都必须具备强大的并行处理能力，无论是基于域分解（Domain Decomposition）还是基于粒子方法的（如 MPS 或 ISPH）。这本书在讨论大型算例的求解时，提及的并行化策略似乎主要停留在非常基础的 MPI 消息传递模型的概念层面，缺乏对更先进的异构计算架构（如 GPU 加速）的深入讨论，也没有探讨如何针对现代 CPU 的多核架构优化数据布局和访存模式以最大化缓存命中率。数值算法的效率，在今天已经不仅仅取决于离散格式本身，更取决于它如何与底层硬件进行高效的协同工作。缺乏对这些系统级优化策略的关注，使得书中介绍的任何方法，即使在理论上是完美的，在实际应用到千万级甚至亿级网格的工程问题时，其性能提升潜力都受到了极大的限制。这种对软硬件结合趋势的忽视，使得整本书的实用价值在面向工业界应用时大打折扣。

当我尝试深入探究书中声称的“新”领域时，比如涉及超音速或高焓流动的数值格式，我发现其论述方式显得有些保守和谨慎，缺乏那种推动领域前沿的锐气。关于激波捕捉技术，作者似乎仍然将重心放在经典的黎曼求解器（如 Roe 格式、AUSM 格式）的推导和应用上，这些方法在过去几十年中已经被广泛应用并成熟化。真正能称得上是“新颖”的、在计算效率和精度上实现突破的格式，比如诸如锐化、局部拉格朗日方法（LMP）或者基于熵变量的格式在处理极端条件下的稳定性和守恒性方面的最新进展，在书中几乎被轻轻带过，或者仅仅以一小段文字的形式出现，没有提供任何详细的数学推导或有说服力的对比案例。这使得全书的基调偏向于“稳健性优先”，而非“性能突破”。对于那些需要处理极端计算挑战，如高马赫数下的流动分离重联、或者需要极低数值耗散来精确分辨小尺度物理结构的读者来说，这本书提供的工具箱显得有些陈旧，无法直接满足那些对计算精度有苛刻要求的尖端研究需求。它提供的是通向成熟技术的路线图，而非探索未知领域的探险指南。

里面的东西大多以后不会用到了。大概也就这样点了吧。

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很早事前读的了，那时简直像在迷雾里。

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