Computational Fluid Dynamics - Applications in Environmental Hydraulics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Bates, Paul D. (EDT)/ Lane, Stuart N. (EDT)/ Ferguson, Robert I. (EDT)

出品人:

页数:540

译者:

出版时间:2005-6

价格:657.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470843598

丛书系列:

图书标签:

• Computational Fluid Dynamics
• Environmental Hydraulics
• Fluid Mechanics
• Numerical Methods
• Water Resources
• Hydraulic Engineering
• Modeling
• Simulation
• Environmental Science
• Engineering

好的，以下是一份关于一本名为《Computational Fluid Dynamics - Applications in Environmental Hydraulics》的图书的详细简介，内容严格围绕该书可能涵盖的领域展开，但不会涉及具体章节内容，仅侧重于其主题、应用范围和目标读者： --- 图书名称：计算流体动力学——环境水力学中的应用 书籍简介 本书《计算流体动力学——环境水力学中的应用》（Computational Fluid Dynamics - Applications in Environmental Hydraulics）深入探讨了计算流体动力学（CFD）方法在现代环境水利工程和科学研究中的核心应用。本书旨在为水利工程师、环境科学家、研究生以及相关领域的专业人士提供一个全面、严谨且实用的理论框架和技术指南，用以解决复杂水体流动与输运问题。 环境水力学是一个高度依赖精确模拟和预测的领域，涉及河流动力学、水库管理、海岸工程、水质扩散以及污染物迁移等关键议题。传统的解析方法和简化的经验公式在处理现实世界中复杂的非线性、三维流动结构、多相流以及各种边界条件时，往往力不从心。计算流体动力学（CFD）作为一种强大的数值工具，提供了解决这些挑战的有效途径，使研究人员能够以前所未有的精度模拟和可视化水环境中的物理过程。 本书的结构设计旨在平衡理论基础与实际工程应用。它首先对CFD的基本原理进行概述，包括控制方程（如Navier-Stokes方程）、离散化技术（有限体积法是核心）、网格生成策略，以及湍流模型（如雷诺平均纳维-斯托克斯RANS模型，以及更高级的LES和DNS概念在环境尺度上的适用性探讨）。理解这些基础对于确保数值模型的健壮性和准确性至关重要。 核心应用领域聚焦 本书的重点在于将CFD技术无缝桥接到具体环境水力学问题上。这包括但不限于以下几个关键应用方向： 一、河流与河口动力学模拟 河流系统是水资源管理的基础。本书详细阐述了如何利用CFD模拟河流的纵向、横向及垂向流速分布，这对理解泥沙输运、河床冲淤变化以及植被对流场的影响至关重要。在河口地区，本书深入分析了盐水楔的形成、潮汐作用下的复杂流态，以及污染物在淡水与海水交汇处的混合过程。模拟结果可以直接指导防洪规划、航道维护和生态修复工程的设计。 二、水质与污染物迁移预测 环境水力学的核心任务之一是预测污染物在水体中的扩散、迁移和衰减。本书将流体力学与物质输运方程（Advection-Dispersion Equation, ADE）相结合，展示了如何构建高保真度的CFD模型来追踪热污染、溶解氧、营养盐甚至有毒化学品的时空变化。重点讨论了模型中源项和汇项的处理，以及如何有效耦合化学反应速率与水动力学，实现对水质变化的精准预测。 三、水库与大型水利结构优化 水库的设计和运行直接关系到区域供水安全和水电站的效率。本书探讨了CFD在模拟水库内部的分层现象（如温跃层）、进出口水流组织的优化、以及多目标水库调度中的应用。对于水力结构，如溢洪道、进水口和导流洞，CFD能够精确预测局部流态，识别潜在的空化风险、侵蚀点，并优化其几何形状以提高水力效率并减少对环境的负面影响。 四、城市水文与管网系统 在城市尺度上，本书覆盖了雨洪管理和排水系统中的CFD应用。这包括地表径流的模拟、下渗过程的纳入、以及复杂排水管网内的满流与非满流瞬态模拟。对于暴雨事件的快速响应和城市内涝风险评估，CFD模型提供了比传统一维或二维模型更精细的流场信息。 五、海岸与海洋工程环境影响评估 对于近海和沿海工程，如人工岛屿建设、海洋取排水工程、以及海上风电基础结构对局部水环境的影响，CFD是不可或缺的工具。本书讲解了如何有效处理开放边界条件、模拟波浪与洋流的相互作用，以及评估排污口设计对附近海域水体稀释率的影响。 方法论与实践挑战 本书不仅关注“如何做”，更关注“如何做好”。它深入讨论了模型验证与不确定性量化（V&UQ）在环境CFD中的必要性。由于环境系统的内在复杂性和输入数据的局限性，对模型结果进行严格的敏感性分析和不确定性评估是至关重要的。书中提供了将CFD结果与现场监测数据进行对比校准的实用案例和方法论指导，强调了网格无关性测试、时间步长敏感性分析以及湍流模型选择对最终结果可靠性的影响。 目标读者群 《计算流体动力学——环境水力学中的应用》面向具有扎实的流体力学或水文学基础的专业人士和学生。它要求读者对微积分、偏微分方程和基本的数值方法有所了解。对于研究生而言，本书是深入研究环境流体力学、水文模型或从事水利工程设计与咨询工作的理想参考书。对于工程实践者而言，它提供了将前沿CFD技术应用于解决实际工程难题的宝贵操作经验和理论支撑。 通过阅读本书，读者将能够掌握运用先进CFD工具解决复杂环境水力挑战的能力，从而提高工程设计的科学性和可靠性，并为水环境的可持续管理提供强大的技术支撑。

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