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《21世纪高等教育规划教材(机械工程类)•机械设计基础》介绍了机械零件设计概论、平面机构的结构分析、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动、链传动、联接、轴承、轴、机械的调速与平衡、其他常用零部件等机械工程内容。《21世纪高等教育规划教材(机械工程类)•机械设计基础》可作为本科层次高等院校近机类专业教材，同时赤可供高职、高专、成人高校用，还可供有关工程技术人员业务学习参考。
现代流体力学前沿探析 作者： 张伟、李明 教授 出版社： 科学技术文献出版社 出版时间： 2023年10月 页数： 680页 定价： 188.00元 --- 内容简介： 《现代流体力学前沿探析》是一部全面、深入探讨当代流体力学研究热点、理论模型与实验技术的高级专业著作。本书旨在为流体力学、航空航天工程、土木工程、能源科学以及生物医学工程等领域的科研人员、高级工程师和研究生提供一个前沿的知识框架和深入的分析视角。全书结构严谨，内容涵盖了从经典流体力学原理的现代诠释到最新计算方法和实验手段的广泛领域。 第一部分：流体力学基础理论的再认识与深化 本部分着重于对流体力学基本方程——纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程的现代解读和深化。我们不再停留在教科书层面介绍其推导过程，而是聚焦于其在极端条件和复杂介质中的适用性与局限性。 第一章：高精度守恒律的数值重构 详细讨论了如何在非正交网格、动边界和强激波存在的情况下，保证质量、动量和能量在数值求解过程中的严格守恒性。重点介绍了高分辨率迎风格式（如AUSM+、WENO格式）在处理激波捕获和耗散抑制方面的最新进展。阐述了守恒型格式与非守恒格式在求解复杂涡流结构时的性能差异与优化策略。 第二章：湍流模型的演进与挑战 湍流是流体力学的核心难题。本章系统梳理了自雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型到大涡模拟（LES）及直接数值模拟（DNS）的发展脉络。 RANS模型的局限与修正： 深入剖析了标准 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型在处理逆压梯度、分离流和旋转流时的系统性偏差。介绍了基于应力输运（Reynolds Stress Model, RSM）的改进，以及引入了湍流仿射性概念的混合模型。 LES与混合模拟： 详细阐述了亚网格尺度的建模（SGS 模型），特别是基于物理机制的动态模型和学习型模型。对于极高雷诺数问题，引入了区域分解式混合RANS/LES（DES, IDDES）方法的最新应用案例，分析了模型切换区域的误差传播问题。 第三章：非牛顿流体与复杂介质流动 现代工程中，流体性质日益复杂。本章专注于粘弹性流体、剪切稀化/增稠流体以及多相流的本构关系和流动特性。 本构方程的拓展： 介绍了包括Oldroyd-B、Giesekus模型在内的粘弹性流体方程的求解技巧，特别是处理高伸缩比（Weissenberg数）下流体失稳的数值方法。 微尺度与界面动力学： 探讨了Marangoni效应、表面活性剂对界面张力的影响，以及在微通道内由于电润湿或电场驱动产生的复杂流动现象。 第二部分：先进计算流体力学（CFD）方法 本部分聚焦于求解非线性偏微分方程的高效、高精度数值算法及其在高性能计算（HPC）环境下的实现。 第四章：基于不确定性的数值模拟 在工程设计中，输入参数（如边界条件、材料属性）的不确定性是不可避免的。本章探讨了如何将概率论和统计方法融入CFD流程。 概率加权方法（PWE）与随机伽辽金法： 介绍了如何利用这些方法在不显著增加计算成本的前提下，量化输出结果的不确定性范围，而非仅仅提供一个确定性解。 灵敏度分析： 阐述了如何高效计算流场对输入参数变化的敏感度，为参数优化和鲁棒性设计提供指导。 第五章：网格生成与自适应网格技术（AMR） 网格质量直接决定了计算的准确性和效率。本章超越了传统网格生成技术，重点研究动态、高适应性的网格策略。 几何建模与网格重构： 讨论了从三维点云数据直接生成高质量体网格的技术，以及如何处理极端复杂几何（如裂纹尖端、多孔介质内部结构）的网格化挑战。 基于误差指示的AMR： 详细介绍了基于梯度、曲率或局部残差的自动网格细化/粗化策略。重点分析了在流动分离点、激波界面等需要高分辨率的区域，AMR如何实时调整计算域的计算资源分配。 第六章：异构计算与并行求解器 随着计算能力的飞速提升，如何有效利用GPU和多核CPU的并行架构成为关键。 有限体积法在GPU上的加速： 介绍了如何将基于有限体积法的求解器（如LU-SGS、代数多重网格AMG）映射到CUDA/OpenCL架构上，实现数倍到数十倍的加速。 分布式内存并行策略： 探讨了MPI（消息传递接口）在超大规模网格划分和数据交换中的负载均衡技术，特别是针对非结构化网格的邻域通信优化。 第三部分：实验技术与数据驱动模型 本部分涵盖了现代流场测量技术，以及如何利用实验数据来校准、验证和驱动新型计算模型。 第七章：高分辨率非接触式流场测量 介绍了用于捕捉瞬态、三维流场数据的尖端技术。 全息粒子图像测速（Holographic PIV）： 阐述了如何通过全息记录实现体积内三维速度场的精确重建，尤其是在复杂三维涡结构的研究中。 时间分辨合成孔径测速（TR-PTV）与背景散射技术： 讨论了如何结合高速摄像和光场技术，实现对高频湍流脉动的时空解析测量。 第八章：基于机器学习的流体力学模型构建 AI技术正在重塑CFD的传统范式。本章重点研究如何利用深度学习从数据中发现物理规律。 数据驱动的湍流闭合： 介绍使用神经网络替代传统的RANS模型中的应力项，通过大量DNS数据进行训练，以提高模型对未知流动的泛化能力。 PINNs（物理信息神经网络）： 详细阐述了如何将N-S方程作为约束项嵌入到神经网络的损失函数中，从而在稀疏数据环境下求解偏微分方程，实现“既符合数据又满足物理”的混合建模。 第九章：工程应用案例分析 本章通过具体案例展示上述前沿理论与方法的实际应用效果。 高超声速再入飞行器热防护： 模拟了高焓流动导致的化学反应、激波与边界层二次分离的耦合问题，并验证了先进SGS模型的有效性。 生物流体动力学： 探讨了人工心脏瓣膜周围的血液流动模拟，重点关注血栓形成风险与流致损伤的评估，结合了流固耦合（FSI）与非牛顿流体的建模。 新型涡轮机械的气动噪声预测： 应用LES和声学类比方法，精确捕捉了叶片尖端脱离涡（TEV）产生的宽带噪声源，并提出了基于主动流场控制的降噪策略。 总结： 《现代流体力学前沿探析》不仅是理论的汇编，更是对未来流体力学研究方向的深刻预判。本书强调计算、实验与理论的深度融合，为读者提供了掌握当前领域最尖端技术和解决复杂工程问题的必备工具箱。它要求读者具备扎实的数学和经典流体力学基础，是研究生和专业研究人员案头必备的参考书。
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