计算流体力学方法及应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

计算流体力学方法及应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一篇 基础知识3

第1章 绪论3

1.1 概述3

1.2 计算流体力学的基本原理和特点5

1.3 计算流体力学的发展历史6

1.4 计算流体力学的作用10

第2章 流动控制方程15

2.1 积分形式的N-S方程15

2.2 微分形式的N-S方程17

2.2.1 笛卡儿坐标系下的N-S方程17

2.2.2 一般曲线坐标系下的N-S方程18

2.2.3 N-S方程组的无量纲化25

2.2.4 薄层粘性假设26

2.3 其他形式的N-S方程27

2.3.1 拟线性型N-S方程27

2.3.2 有限体积型N-S方程27

2.4 流体力学控制方程组的数学性质28

2.4.1 偏微分方程的分类及其意义28

2.4.2 偏微分方程的数学分类方法30

2.5 模型方程33

2.5.1 模型方程的意义33

2.5.2 几个典型的模型方程33

第3章 有限差分法理论基础35

3.1 有限差分逼近35

3.1.1 差商近似35

3.1.2 差分格式及其构造38

3.1.3 显式与隐式差分格式41

3.1.4 截断误差与差分格式精度42

3.2 差分格式的基本性质及基本定理43

3.2.1 差分格式的相容性43

3.2.2 差分格式的稳定性43

3.2.3 差分格式的收敛性44

3.2.4 Lax等价定理44

3.2.5 差分格式的稳定性分析44

3.2.6 一维气动方程差分格式的稳定性50

3.3 数值耗散与数值色散52

3.3.1 数值耗散52

3.3.2 数值色散54

3.3.3 数值耗散的作用55

3.4 有限差分法与有限体积法的关系55

3.4.1 有限体积法55

3.4.2 有限差分法与有限体积法的异同58

3.4.3 有限差分法与有限体积法的统一表达式59

第4章 Euler方程及双曲型方程62

4.1 非线性守恒系统和Euler方程62

4.2 双曲型方程基本概念64

4.2.1 双曲型方程定义64

4.2.2 双曲型方程的特征性质64

4.2.3 双曲型方程的特征线与特征方向66

4.3 上风差分格式基础67

4.3.1 上风差分格式的基本概念67

4.3.2 常系数方程组的上风格式70

4.3.3 拟线性双曲型守恒律组的上风格式72

4.4 守恒型格式74

4.5 Riemann问题74

4.5.1 Riemann问题的定义75

4.5.2 Riemann问题解的简述75

4.5.3 Riemann问题示例：激波管77

4.6 弱解及熵条件78

第二篇 计算方法及应用83

第5章 Godunov方法和矢通量分裂方法83

5.1 上风格式总论83

5.1.1 上风格式的发展历史和基本特点83

5.1.2 上风格式的不同发展方向84

5.2 Godunov类方法84

5.2.1 Godunov方法简述84

5.2.2 Roe格式推导86

5.2.3 三维Roe格式公式89

5.2.4 熵修正91

5.3 FVS方法92

5.3.1 Steger和Warming的FVS方法推导92

5.3.2 van Leer格式推导99

5.3.3 三维van Leer FVS格式103

5.4 AUSM类格式105

第6章 中心差分格式109

6.1 Jameson中心差分格式109

6.2 人工粘性的改进111

6.2.1 各向同性人工粘性111

6.2.2 各向异性人工粘性112

6.2.3 类TVD变量修正114

6.3 显式时间推进法——Runge-Kutta方法115

6.4 加速收敛方法116

6.4.1 当地时间步长117

6.4.2 隐式残差平均117

6.5 应用实例119

第7章 MUSCL方法、TVD格式及ENO格式121

7.1 MUSCL概念和TVD概念121

7.1.1 MUSCL概念121

7.1.2 TVD概念122

7.2 限制器123

7.2.1 限制器的意义123

7.2.2 限制器的基本描述124

7.2.3 常用限制器126

7.2.4 限制器性能分析的数值实验128

7.3 TVD格式131

7.3.1 TVD格式的构造131

7.3.2 Harten-Yee的上风TVD格式132

7.4 ENO格式和WENO格式简述133

7.5 NND格式简述135

7.5.1 格式构造的几个原则135

7.5.2 半离散化的NND格式136

第8章 时间格式138

8.1 概述138

8.2 显式格式和隐式格式139

8.2.1 显式格式和隐式格式的基本原理139

8.2.2 显式格式和隐式格式的特点143

8.3 多维、非线性隐式格式的推导143

8.3.1 非线性隐式格式的推导143

8.3.2 多维非线性隐式格式——近似因子分解（AF）法144

8.4 实用的时间格式147

8.4.1 显式格式——Runge-Kutta多步格式147

8.4.2 隐式时间离散的一般形式148

8.4.3 LU-ADI方法151

8.4.4 LU-SGS方法151

8.4.5 对角化格式152

8.5 粘性项近似隐式处理153

8.6 时间步长计算153

8.6.1 Euler方程时间步长154

8.6.2 N-S方程时间步长155

8.7 非定常计算方法157

8.7.1 时间离散158

8.7.2 采用双时间步（dual-time-step）法的隐式时间离散方法159

8.7.3 单时间步隐式迭代推进方法161

8.7.4 几何守恒律162

8.7.5 非定常流动计算实例162

第9章 计算格式的应用、比较和评价165

9.1 CFD计算格式的理论分析165

9.1.1 中心差分格式165

9.1.2 FDS格式166

9.1.3 FVS格式167

9.1.4 AUSM格式168

9.1.5 TVD与ENO格式168

9.2 上风格式的比较研究169

9.2.1 上风格式统一形式169

9.2.2 上风格式性能分析的数值实验169

9.3 多种计算格式的粘性分辨率比较研究173

9.3.1 研究背景173

9.3.2 数值实验及其分析174

9.4 二维前向台阶激波反射计算的格式效应177

9.4.1 二维前向台阶激波反射计算背景177

9.4.2 计算结果及其分析179

9.4.3 几点结论182

第10章 网格生成简述183

10.1 网格生成技术基础183

10.1.1 概述183

10.1.2 结构网格的多区技术186

10.2 代数网格生成技术188

10.2.1 网格生成方法简述188

10.2.2 一维分布函数控制方法189

10.2.3 无限插值代数方法190

10.3 椭圆网格生成方法192

10.3.1 主控方程193

10.3.2 源项控制193

10.3.3 离散方程及求解194

10.3.4 松弛法194

10.4 结构网格质量的检查评估与优化控制196

第11章 多区重叠网格方法197

11.1 引言197

11.2 Chimera方法198

11.2.1 挖洞技术198

11.2.2 找点技术204

11.2.3 国内现状与展望205

11.3 感染免疫法206

11.3.1 传统方法206

11.3.2 感染免疫法207

11.3.3 应用算例209

11.4 割补法211

11.4.1 割补法流程简介211

11.4.2 方法改进与功能扩展213

11.4.3 三维算例216

11.4.4 计算效率217

第12章 湍流模式218

12.1 概述218

12.2 零方程模式220

12.3 半方程模式222

12.4 一方程模式225

12.4.1 Baldwin-Barth湍流模式226

12.4.2 Spalart-Allmaras模式227

12.5 两方程模式228

12.5.1 标准k-ε两方程模式228

12.5.2 可实现性k-ε模式230

12.5.3 低雷诺数k-ε模式230

12.5.4 k-w两方程模式232

12.5.5 Menter SST两方程模式233

12.6 湍流模式的性能分析和一般性评价234

12.6.1 零方程模式235

12.6.2 一方程模式236

12.6.3 两方程模式237

12.6.4 结论239

第13章 CFD程序实现简介241

13.1 概述241

13.2 总体要求241

13.3 程序结构242

13.3.1 程序框图243

13.3.2 输入输出文件243

13.4 程序结构实例247

13.4.1 Jameson显式中心格式247

13.4.2 隐式LU-SGS和AUSM格式249

13.5 定解条件251

13.5.1 初始条件251

13.5.2 边界条件252

13.6 CFD商业软件和网站简介256