An Introduction to Computational Fluid Dynamics

出版者:Prentice Hall

作者:H. Versteeg

页数:272

出版时间:1996-02-13

价格:USD 55.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780582218840

具体描述

This book presents some of the fundamentals of computational fluid dynamics for the novice. It provides a thorough yet user-friendly introduction to the governing equations and boundary conditions of viscous fluid flows, turbulence and its modelling and the finite volume method of solving flow patters on a computer.

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用户评价

《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本书，对于我而言，不仅仅是一本教材，更像是一次系统性的认知升级。在此之前，我对CFD的理解，主要来自于一些零散的技术文档和视频，总是感觉缺乏一个完整的知识体系。这本书的出现，恰恰弥补了这一缺陷。它从最基础的流体力学方程出发，循序渐进地引导读者理解CFD的整个流程。我特别赞赏作者在讲解数值离散化方法时所采用的策略。他并没有简单地罗列各种高深的数学公式，而是从基础的泰勒展开开始，详细说明如何将连续的微分方程转化为离散的代数方程组，并着重强调了不同离散化格式的优缺点以及适用范围。这让我对CFD模拟的精度和稳定性有了更深入的认识。例如，在讲解时间推进格式时，书中详细对比了显式和隐式方法的区别，以及它们在稳定性方面的考量，这对于我选择合适的时间步长至关重要。此外，本书对于“网格”的深入分析也让我受益匪浅。它不仅仅是介绍了不同类型的网格，更是从数值精度、计算成本和物理守恒等多个角度，阐述了网格质量的重要性，并提供了一些关于如何生成高质量网格的实用建议。这让我明白，网格生成并非是CFD流程中的一个被动环节，而是决定模拟结果质量的关键因素之一。书中对于“求解器”的讲解也相当详尽，从最基本的迭代方法，到更复杂的预条件共轭梯度法，作者都对其工作原理、收敛特性以及适用场景进行了详细的解释，这让我对如何选择合适的求解器，以及如何优化求解过程有了更深刻的认识。这本书的结构逻辑清晰，内容详实，语言表述也相当到位，让我在阅读过程中，能够充分地理解CFD的内在机理。

我必须承认，《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本书的出版，对于我们这些渴望在CFD领域有所建树但又缺乏系统指导的读者来说，无疑是一场及时雨。在拿到这本书之前，我对CFD的理解，更多地是碎片化的，零散地从一些论文、会议报告，甚至是网络论坛中拼凑而成，缺乏一个系统的、完整的认知框架。这本书的出现，就像为我搭建起了一座坚实的桥梁，将我零散的知识点串联起来，形成了一个清晰、完整的知识体系。我之所以如此推崇这本书，很大程度上在于它对于“ CFD流程”的全面覆盖。从前处理（网格生成）、求解（数值方法和算法）到后处理（结果可视化和分析），这本书都进行了详尽的论述。尤其是网格生成的部分，我之前总是觉得这是一个非常“工程化”但又不太容易在理论书籍中学到的环节。这本书却花了很大的篇幅来讲解不同类型的网格（结构网格、非结构网格、混合网格等），以及它们各自的优缺点，并结合一些实例，说明了在不同几何形状和流场特征下，如何选择和生成合适的网格。这对于实际操作CFD模拟来说，是至关重要的。其次，在讲解数值求解方法时，本书并没有局限于某一种具体的离散化格式，而是系统地介绍了有限差分、有限体积和有限元等主流方法，并对它们的数学原理、适用范围以及在CFD中的具体实现进行了深入的剖析。我特别喜欢书中对“守恒性”的强调，它解释了为什么有限体积法在CFD中如此受欢迎，并详细讲解了如何保证质量、动量和能量的守恒。这让我对CFD模拟的可靠性有了更深的理解。此外，书中对湍流模型和边界条件的处理也给了我很多启发。例如，它系统地介绍了RANS模型（如k-epsilon, k-omega）和LES模型等，并对其物理基础和适用场景进行了详细的解释。同时，对于不同类型的边界条件（入口、出口、壁面等），书中也给出了清晰的定义和在CFD求解中的具体设置方法。这些细节的处理，对于初学者来说，是能够直接避免很多常见错误的关键。这本书的语言风格也足够友好，虽然内容深刻，但并没有让读者感到枯燥乏味，反而能在一页页翻阅中，感受到作者的严谨和用心。

坦白讲，我购买《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本教材，最初是抱着一种“试一试”的心态。我之前接触过几本CFD的书，但总感觉它们的侧重点不太对我的胃口。有的过于偏重数学推导，动辄就是几十页的积分、微分，让我这种数学功底不算特别扎实的读者感到吃力；有的则过于偏重软件操作，虽然能上手做一些简单的例子，但对于原理的理解却相当模糊。这本书在这一点上做得平衡得相当好。它没有像一些“神书”那样，上来就给你来一堆高深的数学公式，而是从流体力学的基本方程开始，以一种非常清晰、逻辑性强的链条式讲解，逐步引出CFD的核心思想。我特别欣赏作者在讲解数值方法时，那种“抽丝剥茧”式的处理方式。例如，在介绍离散化技术时，它并没有直接罗列各种高阶格式，而是先从最基本的泰勒展开开始，详细说明如何将连续的微分方程转化为离散的代数方程。这个过程不仅让我理解了不同离散化方法的原理，更重要的是，让我明白了为什么我们需要这些方法，以及不同方法之间的权衡。书中对于数值求解器的讲解也同样细致入微。从简单的迭代法，到更复杂的隐式方法，每一种方法的原理、优缺点，以及在CFD应用中的适用性，都进行了深入浅出的阐述。我记得在学习泊松方程的求解时，书中提供了好几种不同的迭代方法，并且通过对比它们的收敛速度和计算复杂度，帮助我理解了选择合适求解器的重要性。书中还穿插了一些与实际工程问题相关的案例分析，这些案例虽然篇幅不长，但却能有效地将抽象的理论与实际应用联系起来，让我看到了CFD技术在解决现实世界问题中的巨大潜力。例如，书中分析了翼型绕流的例子，详细讲解了如何建立模型、选择离散格式和求解器，以及如何后处理结果。这对于我这种希望将CFD技术应用于自己研究领域的读者来说，无疑是非常宝贵的指导。这本书的语言风格也比较平实，没有过多的学术术语堆砌，即便是初学者，也能比较顺畅地阅读。

《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本书，是我在CFD学习道路上遇到的一个里程碑。在此之前，我对CFD的理解，更像是在一片迷雾中摸索，知道有各种各样的理论和方法，但却无法将它们有机地联系起来。这本书就像一束光，照亮了我前行的道路。作者在讲解CFD的基本原理时，并没有回避其数学基础，而是从流体力学最核心的Navier-Stokes方程开始，详细阐述了方程的推导过程及其物理意义。这让我明白了CFD的根本，即用数值方法近似求解这些描述流体运动的方程。本书对离散化方法的讲解尤其出色。它系统地介绍了有限差分、有限体积和有限元等主流方法，并用清晰的数学推导和直观的图示，解释了如何将连续的微分方程转化为离散的代数方程组。我特别喜欢书中对有限体积法的讲解，作者强调了其在守恒性方面的优势，并辅以精美的图例，说明了通量计算和积分的离散化过程。这让我对CFD模拟的物理可靠性有了更深刻的认识。此外，书中对“网格”的讨论也令我印象深刻。它不仅仅是简单地罗列了不同类型的网格，更是深入分析了网格的质量、分辨率以及网格对数值解精度的影响，并给出了一些关于如何选择和生成合适网格的实用建议。这让我明白了，网格生成并非是CFD流程中的一个无关紧要的环节，而是直接影响模拟结果准确性的关键步骤。书中对“求解器”的讲解也相当详尽，从最基本的迭代方法，到更复杂的预条件共轭梯度法，作者都对其工作原理、收敛特性以及适用场景进行了详细的解释，这让我对如何选择合适的求解器，以及如何优化求解过程有了更深刻的认识。这本书的结构安排非常合理，每一章都环环相扣，让你在不知不觉中，就掌握了CFD的核心知识。

我拿到《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本书的时候，其实是对CFD这个领域知之甚少，甚至可以说是一窍不通。之所以选择这本书，也是因为它名字中的“Introduction”吸引了我，我希望能找到一本能够为我这个“小白”打下坚实基础的教材。事实证明，我的选择是明智的。这本书的开篇，并没有直接进入复杂的数学公式，而是从流体动力学最基本的概念讲起，例如连续性方程、动量方程（Navier-Stokes方程）的物理意义。作者用非常形象的比喻和通俗易懂的语言，解释了这些方程所代表的物理过程，这对于我理解CFD的根基至关重要。随后，本书逐步深入到CFD的核心技术，如离散化方法。它详细介绍了有限差分法、有限体积法和有限元法的基本原理，并针对每一种方法，都通过简化的例子，讲解了如何将连续的偏微分方程转化为代数方程组。我尤其喜欢书中对有限体积法的讲解，作者强调了其在守恒性方面的优势，并通过绘制体积单元和通量，清晰地展示了离散化过程。这让我对CFD模拟的物理可靠性有了更深的认识。书中关于求解器（Solver）的章节也给我留下了深刻的印象。它并没有简单地介绍几种求解器，而是深入探讨了各种求解器的工作原理，例如迭代求解器的收敛条件、多重网格法的加速效果等。这让我明白了，CFD模拟的效率和精度，很大程度上取决于求解器的选择和优化。此外，本书还对CFD中的常见问题，如网格生成、边界条件设置、收敛性和稳定性分析等，都进行了较为详尽的阐述。例如，在讲解边界条件时，书中区分了不同类型的边界（如入口、出口、壁面），并给出了在CFD软件中如何进行设置的指导。这些都是在实际操作CFD模拟中，新手常常会遇到的难题。这本书的语言流畅，结构清晰，每个章节的过渡都很自然，让我在阅读的过程中，既能深入理解CFD的原理，又不至于感到枯燥乏味。

拿到《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本书，我最大的感受就是，它真正做到了“引人入胜”。我之前尝试过阅读一些CFD的书籍，但往往因为过于枯燥的数学推导，或是抽象的概念，而难以坚持下去。这本书却不同，它以一种非常清晰、有条理的方式，将CFD这个复杂的领域，分解成一个个易于理解的模块。开篇部分，作者并没有上来就抛出复杂的数学公式，而是从流体动力学最基本的概念和方程入手，例如质量守恒方程和动量守恒方程。他用非常形象的比喻和直观的图示，解释了这些方程所蕴含的物理意义，让我对CFD的“根”有了初步的认识。随后，本书便开始深入探讨CFD的核心技术——数值离散化。它详细介绍了有限差分法、有限体积法和有限元法等主流方法，并针对每一种方法，都提供了详细的数学推导过程和简单的算例。我尤其欣赏书中对有限体积法的讲解，作者强调了其在守恒性方面的优势，并辅以精美的图例，说明了通量计算和积分的离散化过程。这让我对CFD模拟的物理可靠性有了更深刻的理解。另外，本书对于“网格”的讨论也令我印象深刻。它不仅仅是简单地罗列了不同类型的网格，更是深入分析了网格的质量、分辨率以及网格对数值解精度的影响，并给出了一些关于如何选择和生成合适网格的实用建议。这让我明白了，网格生成并非是CFD流程中的一个无关紧要的环节，而是直接影响模拟结果准确性的关键步骤。书中对“求解器”的讲解也相当详尽，从最基本的迭代方法，到更复杂的预条件共轭梯度法，作者都对其工作原理、收敛特性以及适用场景进行了详细的解释，这让我对如何选择合适的求解器，以及如何优化求解过程有了更深刻的认识。这本书的语言风格比较平实，即使是初学者，也能较为轻松地阅读。

老实说，我在购买《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》之前，对CFD这个领域并没有太多概念。我只知道它是一种模拟流体行为的技术，但具体如何实现，以及其背后涉及的原理，都显得相当神秘。这本书的出现，彻底改变了我的看法。它以一种非常系统和循序渐进的方式，为我打开了CFD的“大门”。开篇部分，作者并没有急于介绍复杂的数值算法，而是先花了相当的篇幅来回顾流体力学的基本概念和方程，例如连续性方程、动量方程和能量方程。他用通俗易懂的语言和直观的图示，解释了这些方程所代表的物理意义，这让我对CFD的物理基础有了扎实的理解。随后，本书便开始深入探讨CFD的核心技术——数值离散化。它详细介绍了有限差分法、有限体积法和有限元法等主流方法，并针对每一种方法，都提供了详细的数学推导过程和简单的算例。我尤其欣赏书中对有限体积法的讲解，作者强调了其在守恒性方面的优势，并辅以精美的图例，说明了通量计算和积分的离散化过程。这让我对CFD模拟的物理可靠性有了更深刻的认识。此外，本书对于“网格”的讨论也令我印象深刻。它不仅仅是简单地罗列了不同类型的网格，更是深入分析了网格的质量、分辨率以及网格对数值解精度的影响，并给出了一些关于如何选择和生成合适网格的实用建议。这让我明白了，网格生成并非是CFD流程中的一个无关紧要的环节，而是直接影响模拟结果准确性的关键步骤。书中对“求解器”的讲解也相当详尽，从最基本的迭代方法，到更复杂的预条件共轭梯度法，作者都对其工作原理、收敛特性以及适用场景进行了详细的解释，这让我对如何选择合适的求解器，以及如何优化求解过程有了更深刻的认识。这本书的语言风格比较严谨，但又不会过于学术化，对于初学者来说，非常容易理解。

读完《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》，我最大的感受就是，这本书真正做到了“引言”二字，它以一种非常负责任的态度，将CFD这个看似庞杂的领域，以一种易于接受的方式呈现在读者面前。我之前的学习经历，往往是“学了公式，但不知道干什么用”，或者“知道怎么用软件，但不知道背后的原理”。这本书正好弥补了我的这些不足。它没有回避CFD背后的数学和物理原理，但同时又以一种“接地气”的方式来讲解。我尤其赞赏书中对于CFD“求解器”的讲解。它不是简单地将求解器作为一个黑盒子来介绍，而是深入到各种求解算法的内部，例如迭代求解器（雅可比法、高斯-赛德尔法）、多重网格法等，并详细阐述了它们的工作原理、收敛条件以及对计算效率的影响。这让我明白，选择合适的求解器，对于CFD模拟的成功与否，以及计算资源的消耗，都有着至关重要的影响。书中还花了不少篇幅来介绍CFD中的“稳定性”和“收敛性”问题，这对于初学者来说，是常常会遇到的“拦路虎”。它不仅仅是给出了数学上的证明，更是通过一些直观的例子，解释了数值离散化可能带来的不稳定性，以及如何通过选择合适的数值格式、松弛因子等来提高求解的稳定性和收敛性。我记得在讲解时间推进格式时，书中详细对比了显式和隐式方法的优缺点，以及它们在稳定性方面的差异。这一点对于我理解如何选择合适的时间步长，以及如何处理瞬态流动问题，有着极大的帮助。此外，书中对于“网格质量”的讨论也让我受益匪浅。它不仅仅是告诉你网格越密越好，而是从数值精度、计算成本、稳定性等多个角度，来分析不同网格质量对模拟结果的影响，并给出了一些关于如何生成高质量网格的建议。这本书的逻辑清晰，结构严谨，每一章的内容都建立在前一章的基础上，让你在不知不觉中，就完成了对CFD基本理论和方法的学习。

这本书，说实话，我拿到手的时候，并没有抱太高的期待。市面上关于CFD的书籍琳琅满目，很多都写得过于理论化，或者只专注于某一个特定的领域，对于我这种初学者来说，往往是“看得懂字，但串不起来意思”。然而，《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》却给了我一个不小的惊喜。首先，它的结构设计非常巧妙。它并非一股脑地将所有理论知识倾倒给读者，而是循序渐进，从最基本 Navier-Stokes 方程的推导开始，一步步深入到离散化方法、数值求解技术，再到更高级的应用。每一章都像是为下一章打下了坚实的基础，让你感觉自己是在一步步攀登一座知识的高峰，而不是在原地打转。我尤其喜欢它对物理背景的解释。很多CFD书籍会假设读者已经对流体力学有了相当深入的理解，直接跳到数学模型。但这本书不然，它花了相当的篇幅来回顾和阐述流体力学的基本概念，例如压强、速度、粘性、涡等，并用非常直观的方式解释了这些概念如何体现在方程组中。这对于我这种非流体力学专业背景的读者来说，简直是福音。它让我能够真正理解CFD方程的物理意义，而不是仅仅将其视为一堆抽象的数学符号。此外，书中大量的图示和示意图也是功不可没。它们有效地辅助了文字的解释，让抽象的概念变得形象生动。比如，在讲解数值格式的收敛性和稳定性时，书中的图示清晰地展示了不同格式在处理同一个问题时可能出现的数值振荡或发散情况，这比单纯的数学证明要来得直观得多。甚至连一些相对抽象的数值方法，比如有限体积法和有限差分法，书中也通过简化的二维例子进行了非常详细的图解说明，帮助我理解它们的核心思想和区别。我个人觉得，对于想入门CFD的读者来说，能够理解CFD的“为什么”和“怎么做”比死记硬背公式更重要，而这本书恰恰在这方面做得非常出色。它没有回避理论的严谨性，但同时又以一种非常易于理解的方式呈现出来，让初学者不会因为理论的复杂性而望而却步。

我必须说，《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》这本书，真的是我近期阅读过的最有价值的技术书籍之一。我之前对CFD的了解，基本上停留在“知道有这么个东西，能模拟流体运动”的层面，对于其背后的原理和具体操作，一无所知。这本书就像一位经验丰富的导师，循序渐进地引导我一步步走进CFD的世界。最让我印象深刻的是，本书在讲解CFD基本原理时，并没有回避其数学基础，而是从最核心的Navier-Stokes方程入手，详细地推导了方程的各个组成部分，并解释了它们所代表的物理意义。这让我明白，CFD并非是凭空产生的神秘技术，而是建立在坚实的流体力学和数学理论基础之上的。随后，书中对数值离散化方法进行了深入的探讨，包括有限差分、有限体积和有限元方法。作者不仅阐述了这些方法的数学原理，更重要的是，他通过大量的图示和简单的算例，直观地展示了如何将连续的微分方程转化为离散的代数方程组。这对于我这样偏重于理解“为什么”的读者来说，是极其宝贵的。我尤其喜欢书中对“网格”的讨论。它不仅仅是简单地介绍不同类型的网格，更是深入分析了网格的质量、分辨率以及网格对数值解精度的影响，并给出了一些关于如何选择和生成合适网格的建议。这让我明白了，网格生成并非是CFD流程中的一个无关紧要的环节，而是直接影响模拟结果准确性的关键步骤。此外，书中对CFD求解器的介绍也相当详尽，从最基本的迭代方法，到更复杂的预条件共轭梯度法，作者都对其工作原理、收敛特性以及适用场景进行了详细的解释。这让我对如何选择合适的求解器，以及如何优化求解过程有了更深刻的认识。这本书的结构设计也非常合理，每一章的内容都紧密相连，层层递进，让我在阅读的过程中，能够不断巩固和深化对CFD知识的理解。

CFD

是一本好书，介绍的挺全面的，就是有些地方不够详细，不过，相对于某些国内的垃圾来说，可以当圣经来读了。

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