Computational Fluid Dynamics 2008 2008 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

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

出品人:

頁數:822

译者:

出版時間:

價格:2617.00

裝幀:

isbn號碼:9783642012723

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算流體力學
• 流體動力學
• CFD
• 數值分析
• 工程計算
• 傳熱
• 流體力學
• 2008
• 科學計算
• 模擬

《計算流體動力學：前沿理論與應用實踐》 本書聚焦於計算流體動力學（CFD）這一跨學科領域的最新發展和前沿技術，深入探討其在工程、科學研究以及工業應用中的關鍵作用。我們旨在為廣大讀者，包括研究人員、工程師、教師和高年級學生，提供一個全麵且具有深度的學習平颱，以理解和掌握CFD的核心原理、數值方法以及實際應用策略。 核心理論與方法論： 本書開篇將係統性地梳理計算流體動力學的基本概念和發展脈絡。我們將從流體力學的基本方程——納維-斯托剋斯方程（Navier-Stokes equations）齣發，詳細介紹其物理意義、不同形式以及在不同介質（如不可壓縮流、可壓縮流、層流、湍流）下的特性。 在數值方法方麵，本書將深入剖析當前主流的離散化技術，包括有限差分法（Finite Difference Method, FDM）、有限體積法（Finite Volume Method, FVM）和有限元法（Finite Element Method, FEM）。對於每種方法，我們將闡述其基本原理、網格生成策略（結構化、非結構化網格）、邊界條件處理以及離散方程的求解算法。重點將放在FVM在CFD中的廣泛應用，因為它能夠很好地處理守恒律。 湍流模型是CFD應用中的核心挑戰之一。本書將詳盡介紹從雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方程模型，如 Spalart-Allmaras、k-ε、k-ω 等標準模型及其改進版本，到大渦模擬（LES）和直接數值模擬（DNS）等更高級的模擬技術。我們將討論各種模型的適用範圍、優缺點以及在不同湍流流動情境下的選擇依據。 此外，對於非定常流動、多相流、燃燒流、傳熱以及多物理場耦閤等復雜流動問題，本書也將提供相應的數值處理技術和模型。例如，在多相流方麵，我們將探討歐拉-歐拉、歐拉-拉格朗日以及VOF（Volume of Fluid）等方法。 前沿研究方嚮與技術進展： 本書將重點關注CFD領域的最新研究動態和技術突破。這包括： 高性能計算（HPC）與CFD： 隨著計算能力的飛躍，分布式並行計算、GPU加速以及現代化的計算架構如何被應用於解決更大規模、更精細的CFD問題。我們將探討並行算法的設計、通信開銷的優化以及大規模算例的求解。 先進的網格生成技術： 自動化網格生成、自適應網格細化（Adaptive Mesh Refinement, AMR）以及混閤網格的應用，這些技術如何有效地提高計算精度和效率，尤其是在處理復雜幾何形狀時。 機器學習與CFD的融閤： 探討如何利用機器學習技術來加速CFD求解，例如基於神經網絡的湍流模型構建、數據驅動的流場預測以及降階模型（Reduced Order Models, ROMs）的開發。 高精度數值方法： 介紹一些新興的高精度離散化技術，如譜方法（Spectral Methods）和高階有限差分/有限體積方法，以及它們在特定問題上的優勢。 不確定性量化（UQ）與CFD： 如何量化CFD模擬結果中的不確定性，例如由於模型選擇、輸入參數或離散誤差引起的不確定性，以及如何通過統計方法進行評估。 工程應用與案例分析： 本書的另一重要組成部分是CFD在各個工程領域的廣泛應用。我們將通過詳實的案例研究，展示CFD如何解決實際工程難題： 航空航天工程： 飛機和火箭的氣動外形設計與優化、發動機內部流動模擬、熱防護係統分析。 汽車工程： 車輛的空氣動力學性能、發動機冷卻、艙內通風、燃燒過程優化。 能源與環境工程： 風力發電機葉片設計、燃燒器優化、鍋爐和換熱器內的傳熱與流體流動、汙染物擴散模擬、海洋工程中的波浪與結構相互作用。 生物醫學工程： 血液流動模擬（如動脈瘤、心髒瓣膜）、呼吸係統流體力學、藥物輸送。 土木工程： 橋梁風載分析、建築物周圍的空氣動力學、隧道通風。 工業過程模擬： 化工反應器設計、混閤器優化、電子設備的散熱設計。 在每個案例分析中，我們將詳細介紹問題背景、建立的CFD模型、網格劃分、邊界條件設置、求解器選擇、模型驗證與校準過程，以及最終的模擬結果解釋和工程建議。 實踐指導與工具介紹： 為瞭幫助讀者更好地掌握CFD技術，本書還將提供實踐層麵的指導。我們將簡要介紹一些主流的商用CFD軟件（如 ANSYS Fluent, STAR-CCM+, COMSOL Multiphysics）和開源CFD工具（如 OpenFOAM）的基本操作流程和功能特點。同時，本書也會涉及網格生成工具（如 ANSYS Meshing, Gmsh）和後處理工具（如 ParaView, Tecplot）的使用技巧。 總結與展望： 本書的最後部分將對CFD領域當前的挑戰和未來的發展趨勢進行總結和展望。我們將討論如何進一步提高CFD模擬的精度、效率和可靠性，以及CFD在未來科技發展中可能扮演的更重要角色。 《計算流體動力學：前沿理論與應用實踐》力求成為一本集理論深度、技術廣度和實踐指導於一體的權威參考書，為所有對計算流體動力學感興趣的讀者提供寶貴的知識和啓發。

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