《计算流体动力学分析(CFD软件原理与应用)》

出版社　： 清华大学出版社
作者　　： 王福军
出版日期：2004年9月
　　
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ISBN: 7-302-09503-5
条形码　：9787302095033
字数　　：420千字　　
印张：17.75
印数　　：6501-9000　　
页数：272
开本　　：185*260

本书是一本介绍计算流体动力学(CFD)最新理论知识和CFD软件开发、应用的指导性教材。全书共分八章，前五章以有限体积法为核心，介绍流体流动与传热问题的控制方程、空间及时间离散格式、湍流模型及数值解法，后三章结合FLUENT软件，以实例的方式介绍CFD软件原理及其在流场分析、传热计算及多相流模拟等方面的最新应用。实用性和新颖性是本书最大的特点。
本书可作为动力、能源、水利、航空、冶金、海洋、环境、气象、流体工程等专业领域的研究生和本科生教材，也可供上述领域的科技人员，特别是从事CFD模拟的人员参考。

第1章 计算流体动力学基础知识 1
1.1 计算流体动力学概述 1
1.1.1 什么是计算流体动力学 1
1.1.2 计算流体动力学的工作步骤 2
1.1.3 计算流体动力学的特点 2
1.1.4 计算流体动力学的应用领域 3
1.1.5 计算流体动力学的分支 4
1.2 流体与流动的基本特性 4
1.2.1 理想流体与粘性流体 4
1.2.2 牛顿流体与非牛顿流体 5
1.2.3 流体热传导及扩散 5
1.2.4 可压流体与不可压流体 6
1.2.5 定常与非定常流动 6
1.2.6 层流与湍流 6
1.3 流体动力学控制方程 7
1.3.1 质量守恒方程 7
1.3.2 动量守恒方程 7
1.3.3 能量守恒方程 9
1.3.4 组分质量守恒方程 10
1.3.5 控制方程的通用形式 11
1.4 对控制方程的进一步讨论 11
1.4.1 湍流的控制方程 12
1.4.2 守恒型控制方程 12
1.4.3 非守恒型控制方程 12
1.5 CFD的求解过程 13
1.5.1 总体计算流程 13
1.5.2 建立控制方程 13
1.5.3 确定边界条件与初始条件 14
1.5.4 划分计算网格 14
1.5.5 建立离散方程 14
1.5.6 离散初始条件和边界条件 15
1.5.7 给定求解控制参数 15
1.5.8 求解离散方程 15
1.5.9 判断解的收敛性 15
1.5.10 显示和输出计算结果 16
1.6 CFD软件结构 16
1.6.1 前处理器 16
1.6.2 求解器 17
1.6.3 后处理器 17
1.7 常用的CFD商用软件 18
1.7.1 PHOENICS 18
1.7.2 CFX 19
1.7.3 STAR-CD 20
1.7.4 FIDAP 21
1.7.5 FLUENT 21
1.8 本章小结 22
1.9 复习思考题 23
第2章 基于有限体积法的 控制方程离散 24
2.1 离散化概述 24
2.1.1 离散化的目的 24
2.1.2 离散时所使用的网格 25
2.1.3 常用的离散化方法 25
2.2 有限体积法及其网格简介 26
2.2.1 有限体积法的基本思想 26
2.2.2 有限体积法所使用的网格 27
2.2.3 网格几何要素的标记 28
2.3 求解一维稳态问题的有限体积法 28
2.3.1 问题的描述 28
2.3.2 生成计算网格 29
2.3.3 建立离散方程 29
2.3.4 离散方程的求解 31
2.4 常用的离散格式 31
2.4.1 术语与约定 32
2.4.2 中心差分格式 33
2.4.3 一阶迎风格式 34
2.4.4 混合格式 36
2.4.5 指数格式 36
2.4.6 乘方格式 37
2.4.7 各种离散格式的汇总 38
2.4.8 低阶格式中的假扩散与人工粘性 39
2.5 空间离散的高阶离散格式 39
2.5.1 二阶迎风格式 39
2.5.2 QUICK格式 40
2.5.3 对高阶格式的讨论 43
2.6 各种离散格式的性能对比 44
2.7 一维瞬态问题的有限体积法 45
2.7.1 瞬态问题的描述 45
2.7.2 控制方程的积分 46
2.7.3 显式时间积分方案 48
2.7.4 Crank-Nicolson 时间积分方案 49
2.7.5 全隐式时间积分方案 50
2.8 关于有限体积法的进一步讨论 51
2.8.1 被求函数的离散格式 51
2.8.2 方程组的形式 51
2.8.3 源项的处理 52
2.8.4 有限体积法的四条基本原则 52
2.9 二维与三维问题的离散方程 54
2.9.1 二维问题的基本方程 54
2.9.2 二维问题的控制体积 54
2.9.3 二维问题控制方程的积分 55
2.9.4 二维问题的离散方程 56
2.9.5 三维问题的离散方程 57
2.9.6 离散方程的通用表达式 57
2.10 本章小结 61
2.11 复习思考题 62

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...
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第8章 CFD综合应用实例 254
8.1 偏心圆环内自然对流换热模拟 254
8.1.1 自然对流换热过程模拟 254
8.1.2 计算结果 255
8.2 轴流泵叶轮的性能预测 256
8.2.1 轴流泵内部流动特点 256
8.2.2 叶轮内的流动模拟 257
8.2.3 流场模拟结果 258
8.3 风机的优化设计 259
8.3.1 问题描述 259
8.3.2 计算域与网格处理 260
8.3.3 计算参数及边界条件设置 260
8.3.4 风机内部的流态分析 261
8.3.5 风机改造思路 261
8.4 含有自由表面的河流跌坎分析 262
8.4.1 问题的描述 262
8.4.2 网格及模型的处理 263
8.4.3 计算模型的设定 263
8.4.4 边界条件的设定 264
8.4.5 求解控制参数的设置 264
8.4.6 瞬态问题的计算结果 264
8.5 温室自然通风模拟 265
8.6 本章小结 267
参考文献 268