Computational Fluid Dynamics 2008 2008 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Choi, Haecheon (EDT)/ Choi, Hyoung Gwon (EDT)/ Yoo, Jung Yul (EDT)

出品人:

页数:822

译者:

出版时间:

价格:2617.00

装帧:

isbn号码:9783642012723

丛书系列:

图书标签:

计算流体力学
流体动力学
CFD
数值分析
工程计算
传热
流体力学
2008
科学计算
模拟

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具体描述

《计算流体动力学：前沿理论与应用实践》本书聚焦于计算流体动力学（CFD）这一跨学科领域的最新发展和前沿技术，深入探讨其在工程、科学研究以及工业应用中的关键作用。我们旨在为广大读者，包括研究人员、工程师、教师和高年级学生，提供一个全面且具有深度的学习平台，以理解和掌握CFD的核心原理、数值方法以及实际应用策略。核心理论与方法论：本书开篇将系统性地梳理计算流体动力学的基本概念和发展脉络。我们将从流体力学的基本方程——纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）出发，详细介绍其物理意义、不同形式以及在不同介质（如不可压缩流、可压缩流、层流、湍流）下的特性。在数值方法方面，本书将深入剖析当前主流的离散化技术，包括有限差分法（Finite Difference Method, FDM）、有限体积法（Finite Volume Method, FVM）和有限元法（Finite Element Method, FEM）。对于每种方法，我们将阐述其基本原理、网格生成策略（结构化、非结构化网格）、边界条件处理以及离散方程的求解算法。重点将放在FVM在CFD中的广泛应用，因为它能够很好地处理守恒律。湍流模型是CFD应用中的核心挑战之一。本书将详尽介绍从雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程模型，如 Spalart-Allmaras、k-ε、k-ω 等标准模型及其改进版本，到大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）等更高级的模拟技术。我们将讨论各种模型的适用范围、优缺点以及在不同湍流流动情境下的选择依据。此外，对于非定常流动、多相流、燃烧流、传热以及多物理场耦合等复杂流动问题，本书也将提供相应的数值处理技术和模型。例如，在多相流方面，我们将探讨欧拉-欧拉、欧拉-拉格朗日以及VOF（Volume of Fluid）等方法。前沿研究方向与技术进展：本书将重点关注CFD领域的最新研究动态和技术突破。这包括：高性能计算（HPC）与CFD：随着计算能力的飞跃，分布式并行计算、GPU加速以及现代化的计算架构如何被应用于解决更大规模、更精细的CFD问题。我们将探讨并行算法的设计、通信开销的优化以及大规模算例的求解。先进的网格生成技术：自动化网格生成、自适应网格细化（Adaptive Mesh Refinement, AMR）以及混合网格的应用，这些技术如何有效地提高计算精度和效率，尤其是在处理复杂几何形状时。机器学习与CFD的融合：探讨如何利用机器学习技术来加速CFD求解，例如基于神经网络的湍流模型构建、数据驱动的流场预测以及降阶模型（Reduced Order Models, ROMs）的开发。高精度数值方法：介绍一些新兴的高精度离散化技术，如谱方法（Spectral Methods）和高阶有限差分/有限体积方法，以及它们在特定问题上的优势。不确定性量化（UQ）与CFD：如何量化CFD模拟结果中的不确定性，例如由于模型选择、输入参数或离散误差引起的不确定性，以及如何通过统计方法进行评估。工程应用与案例分析：本书的另一重要组成部分是CFD在各个工程领域的广泛应用。我们将通过详实的案例研究，展示CFD如何解决实际工程难题：航空航天工程：飞机和火箭的气动外形设计与优化、发动机内部流动模拟、热防护系统分析。汽车工程：车辆的空气动力学性能、发动机冷却、舱内通风、燃烧过程优化。能源与环境工程：风力发电机叶片设计、燃烧器优化、锅炉和换热器内的传热与流体流动、污染物扩散模拟、海洋工程中的波浪与结构相互作用。生物医学工程：血液流动模拟（如动脉瘤、心脏瓣膜）、呼吸系统流体力学、药物输送。土木工程：桥梁风载分析、建筑物周围的空气动力学、隧道通风。工业过程模拟：化工反应器设计、混合器优化、电子设备的散热设计。在每个案例分析中，我们将详细介绍问题背景、建立的CFD模型、网格划分、边界条件设置、求解器选择、模型验证与校准过程，以及最终的模拟结果解释和工程建议。实践指导与工具介绍：为了帮助读者更好地掌握CFD技术，本书还将提供实践层面的指导。我们将简要介绍一些主流的商用CFD软件（如 ANSYS Fluent, STAR-CCM+, COMSOL Multiphysics）和开源CFD工具（如 OpenFOAM）的基本操作流程和功能特点。同时，本书也会涉及网格生成工具（如 ANSYS Meshing, Gmsh）和后处理工具（如 ParaView, Tecplot）的使用技巧。总结与展望：本书的最后部分将对CFD领域当前的挑战和未来的发展趋势进行总结和展望。我们将讨论如何进一步提高CFD模拟的精度、效率和可靠性，以及CFD在未来科技发展中可能扮演的更重要角色。《计算流体动力学：前沿理论与应用实践》力求成为一本集理论深度、技术广度和实践指导于一体的权威参考书，为所有对计算流体动力学感兴趣的读者提供宝贵的知识和启发。