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内容简介

　　《计算流体力学典型算法与算例/21世纪高等教育建筑环境与能源应用工程系列规划教材》是按照国家理工科院校少学时“计算流体力学”课程要求编写的一部本科生通用教材。全书分10章，主要内容包括：微分型与积分型流体力学基本方程组、不可压缩流的涡量-流函数方法、不可压缩流SIMPLE通用算法、可压缩流对流项数值格式的几种处理方法、可压缩流粘性项的高阶格式、可压缩流时间项的处理方法、三维粘流的有限体积解法、常用的几种湍流模式、Gao-Yong湍流方程组、网格生成的几类方法。《计算流体力学典型算法与算例/21世纪高等教育建筑环境与能源应用工程系列规划教材》中坚持重基础、重实用、少而精的基本原则，密切反映当前计算流体力学的最新科研成果，深入浅出，还将Gao-Yong理性湍流理论与方程组融入《计算流体力学典型算法与算例/21世纪高等教育建筑环境与能源应用工程系列规划教材》的第9章。书中正文给出了大量典型算例，并且还附有光盘，内有40道典型例题的详细输入数据与全场计算的数值结果，有利于学生与读者加深对基本格式的理解与认识，有利于全面掌握CFD方法。

目录

前言
第一篇 计算流体力学的发展简况及基本方程组
第1章 计算流体力学的发展历程及流动控制基本方程组
1.1 计算流体力学发展的主要历程
1.1.1 不可压缩黏性流动计算方法的概述
1.1.2 可压缩流动计算方法的主要发展历程
1.2 流动控制的基本方程组
1.2.1 微分形式的Navier�睸tokes方程组
1.2.2 积分形式的Navier�睸tokes方程组
1.2.3 直角笛卡儿坐标系下的Navier�睸tokes方程组
1.2.4 任意曲线坐标系下的Navier�睸tokes方程组

第二篇 不可压缩流动的典型数值方法
第2章 不可压缩黏性流动的涡量�擦骱�数高效算法
2.1 涡量�擦骱�数方法的控制方程组
2.2 控制方程的有限差分离散
2.2.1 涡量方程的离散
2.2.2 流函数方程的离散
2.2.3 压力方程的离散
2.3 边界条件的处理
2.3.1 进口边界
2.3.2 出口边界
2.3.3 固体壁面边界
2.4 涡量�擦骱�数方法的求解步骤
2.5 涡量�擦骱�数方法计算实例
2.5.1 二维方腔顶盖驱动流动模拟
2.5.2 二维外掠后台阶流动模拟
2.5.3 二维方柱绕流模拟
2.5.4 二维层流边界层流动模拟
第3章 一种求解不可压缩黏性流动的SIMPLE通用算法
3.1 交错网格上控制方程的离散
3.1.1 压力波动问题与交错网格
3.1.2 控制方程的有限体积离散
3.2 压力修正技术
3.2.1 压力修正的基本思路和步骤
3.2.2 速度修正方程和压力修正方程
3.2.3 边界条件的处理
3.3 SIMPLE算法的求解步骤
3.4 改进的SIMPLE算法
3.4.1 SIMPLER算法
3.4.2 SIMPLEC算法
3.4.3 PISO算法
3.5 SIMPLE系列算法计算实例
3.5.1 平面Poiseuille流动模拟
3.5.2 二维非定常方柱绕流模拟
3.5.3 SIMPLE系列算法的比较习题

第三篇 可压缩流动对流项与时间项处理的典型方法
第4章 可压缩流动对流项数值格式的几种处理方法
4.1 模型方程及其数学性质
4.1.1 线性单行波方程
4.1.2 热传导方程
4.1.3 无黏Burgers方程
4.1.4 Burgers方程
4.1.5 KdV�睟urgers方程
4.1.6 一维Euler方程组
4.2 几个经典的差分格式
4.2.1 基本差分格式
4.2.2 Lax�睩riedrichs格式
4.2.3 蛙跳格式
4.2.4 Lax�瞁endroff格式计算流体力学（含光盘）
4.2.5 人工黏性方法
4.3 矢通量分裂方法
4.3.1 Steger�瞁arming矢通量分裂方法
4.3.2 Van Leer矢通量分裂方法
4.4 Roe格式
4.5 Godunov间断方法
4.5.1 Godunov格式
4.5.2 MUSCL格式
4.5.3 PPM格式
4.6 TVD格式
4.6.1 Harten的二阶TVD格式
4.6.2 带通量限制因子的二阶TVD格式
4.6.3 Yee�睷oe�睤avis对称性型二阶TVD格式
4.7 ENO/WENO格式
4.8 间断Galerkin有限元方法
4.9 数值算例
4.9.1 精度分析
4.9.2 一维线性标量方程数值实验
4.9.3 一维非线性标量方程数值实验
4.9.4 一维气体动力学方程组数值实验
4.9.5 二维气体动力学方程组数值实验
第5章 可压缩流黏性项处理的高阶格式
5.1 物理坐标系下的N�睸方程
5.2 N�睸方程组的无量纲化
5.3 计算坐标系下的N�睸方程
5.4 薄层黏性假设
5.5 黏性项的离散格式
5.6 典型算例分析
5.6.1 激波�脖呓绮阆嗷プ饔盟憷�
5.6.2 后台阶算例
5.6.3 喷管射流算例
第6章 可压缩流时间项处理的几种常用方法
6.1 近似因子分解方法
6.2 显式Runge�睰utta多步格式
6.3 双时间步方法
6.4 RKDG有限元方法
6.5 典型算例
6.5.1 圆柱绕流算例
6.5.2 NACA0012变攻角绕流算例
6.5.3 前台阶算例
6.5.4 双马赫反射算例
习题

第四篇 复杂流动问题的典型处理方法及Gao�瞃ong湍流方程组
第7章 三维黏性流动的有限体积解法
7.1 有限体积法概述
7.2 Navier�睸tokes方程组的几种通用形式
7.2.1 直角坐标系下的守恒型基本方程组
7.2.2 任意曲线坐标系下的守恒型基本方程组
7.3 方程组的无量纲化
7.4 空间离散格式
7.4.1 Jameson中心差分格式
7.4.2 通量差分分裂Roe格式
7.5 时间积分格式
7.5.1 Runge�睰utta显式时间推进法
7.5.2 双时间步的隐式时间离散方法
第8章 常用的几种湍流模式
8.1 湍流模式的发展
8.2 涡黏模式
8.2.1 零方程湍流模式
8.2.2 一方程湍流模式
8.2.3 两方程湍流模式
8.3 雷诺应力输运模式
8.4 非线性湍流模式
第9章 Gao�瞃ong湍流方程组及其典型算例
9.1 时间平均、系综平均及Favre平均
9.2 侧偏平均、加权侧偏平均及其重要性质
9.3 Gao�瞃ong可压缩湍流方程组
9.3.1 平均流动基本方程组
9.3.2 加权侧偏平均的漂移流方程
9.4 Gao�瞃ong不可压缩湍流方程组
9.5 Gao�瞃ong湍流方程组计算的典型算例
9.5.1 圆射流/平面射流异常问题
9.5.2 平板固壁边界层及转捩
9.5.3 二维后向台阶分离流动
9.5.4 翼型大攻角分离流动
9.5.5 翼体角偶流动
9.5.6 激波/湍流边界层干扰流动
9.5.7 拟序结构流动
9.6 小结
习题

第五篇 计算流体力学中网格生成的典型方法
第10章 网格生成的几类方法
10.1 结构化网格生成方法
10.1.1 贴体坐标概念
10.1.2 贴体坐标系与直角坐标系间的变换
10.1.3 代数网格生成法
10.1.4 基于偏微分方程的网格生成法
10.1.5 网格质量要求
10.2 非结构化网格生成方法
10.2.1 Delaunay三角化法
10.2.2 阵面推进法
10.3 自适应Descartes直角网格生成技术
附录光盘中习题解答的详细图目
参考文献

前言/序言

　　计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是采用现代数值计算的方法求解各类流体力学基本方程或方程组的一门实用性很强、应用面很广的科学学科。CFD自20世纪60年代问世以来，随着现代航空、航天、航海、兵器技术、化工、生化、微型机械以及动力、能源工业的飞速发展和全球生态环境的急剧变化，各领域涌现出的流体力学问题极大地促进了计算流体力学数值方法的发展。CFD的理论基础是理论流体力学、实验流体力学和现代计算数学，它的实现需要并且依赖于现代计算机的软件与硬件环境。它可以给出各类物体绕流问题的流场分布与气动特性，可以大大地缩短新型产品的研制周期、减少实验次数、降低研制成本。它可以模拟目前人类在地面风洞中无法实现的各种极端环境中的流体力学问题，可以模拟原子弹与氢弹的爆炸过程、导弹与航天飞机在大气层中的飞行、宇宙星系的形成以及早期宇宙大爆炸的过程。
　　目前，国内外已出版了许多部非常优秀的计算流体力学方面的专著与教材，它们的出版有力地推动了计算流体力学学科的发展，提升了人们对CFD的认知与应用水平。本书是写给普通高校本科生及研究生的通用教材。全书立足于“重基础、重实用、少而精”，坚持删繁就简的基本原则。本书既讲基本理论与数值格式的构造方法，又讲数值求解Navier�睸tokes方程组的全过程，同时还特别强调数值求解过程的处理技巧。本书结合各类典型算法给出了51个相关算例，并且在本书的光盘中还给出了40个典型例题的输入数据与详细的流场计算结果，这对于那些十分渴望了解各类流动问题所具有的流动分布特征的读者来说是十分有用的。另外，书中还给出了292篇重要参考文献，其中有多篇是国内外著名科学家和教授们的学术专著，这给希望进一步深造与了解相关问题的读者搭建了一个十分丰富与非常宝贵的科研阅读平台。更为重要的是，书中第9章首次在教科书中给出了Gao�瞃ong湍流方程组的详细构成与求解过程，而提出这个方程组并建立Gao�瞃ong理性湍流理论的创始人正是本书的第一作者高歌教授。显然，以本书这种方式写作的书籍在国内外并不多见，从这个意义上讲，该书填补了这方面出版的空白。
　　本书的五位作者分别来自北京航空航天大学能源与动力工程学院、中国航空研究院新技术研究所和北京理工大学宇航学院。他们五人之中，两位是长期工作在教学与科研第一线的老教授、老专家，其余三位是朝气蓬勃的青年学术带头人与学术骨干；五位作者都具有博士学位，目前，他们又都在中国航空研究院从事着科学研究工作。正是这样的研究与写作团队，才使本书所编著的内容严谨、精细、实用、拓新，符合少而精的基本原则。本书的结构十分严谨与简明，由高歌教授牵头、王保国教授参与共同完成了全书编写大纲的编写工作。全书共10章，以讲授典型算法为主，其中第1～3章以及第9章的部分内容为不可压缩流动，第4～7章以及第9章的部分内容为可压缩流动，第8章为湍流模式，第9章为Gao�瞃ong理性湍流理论，第10章为网格生成。本书第1～3章由李凤超高级工程师编写，第4～6章由吴俊宏高级工程师编写，第7～10章由闫文辉高级工程师编写；另外，高歌教授参与了第3、6、9章部分内容的编写工作，王保国教授主要承担了全书的统稿与部分算例的策划工作。本书所附光盘中的例题计算分别由闫文辉、吴俊宏和李凤超完成。书中的主要内容曾在中国航空研究院新技术研究所作为对员工的技术培训与提高的讲课内容，组织学习班多次讲授过，大家反映内容实用、精练，很受员工们的欢迎。
　　计算流体力学（含光盘）前言在本书完稿之际，作者们既感到十分欣慰但又有点不安。欣慰的是经过近两年的艰苦努力和在学习班上的多次讲授，书中内容已趋成熟，而且员工们反映很好，现在终于可以正式出版奉献给广大读者；不安的是，计算流体力学内容十分广泛，虽然本书正文与所附光盘中已结合各类典型算法的讲解，给出了91个典型算例与例题，这些算例与例题的涵盖面已相当广泛了，但仍然难以做到内容全面，适合各行业的读者学习。
　　本书在出版期间得到机械工业出版社，尤其是该社刘涛、李超编辑的大力支持，正是他们一丝不苟的敬业精神才使本书得以如期出版，在此我们表示衷心的感谢。
　　由于作者水平有限，对于书中存在的一些疏漏、错误与不妥之处，恳请读者批评指正；还可以通过电子邮件（caexjs@163�眂om）与我们联系，以便使书中的内容不断改进、完善与提高。
　　作者2015年3月28日


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挺好的书，还没看完呢

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书挺有用的，可以学到很多

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物流依然给力，东西也不错。

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很好的书，质量好，内容好，很满意！

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不错的一本书慢慢看吧

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书很不错，内容对我很有用

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书编写还是很不错的，可以好好借鉴

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