Handbook of Computational Molecular Biology pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:CRC Pr I Llc

作者:Aluru, Srinivas (EDT)

出品人:

頁數:1104

译者:

出版時間:

價格:144.95

裝幀:HRD

isbn號碼:9781584884064

叢書系列:

圖書標籤:

• Computational Molecular Biology
• Bioinformatics
• Molecular Modeling
• Algorithms
• Data Analysis
• Genomics
• Proteomics
• Systems Biology
• Machine Learning
• Statistical Methods

深入探索計算流體動力學的先驅之作 《計算流體力學導論與高級應用》 （Introduction to and Advanced Applications of Computational Fluid Dynamics） 本書是一部全麵、深入探討計算流體力學（CFD）理論基礎、數值方法及其在工程與科學領域廣泛應用的權威著作。它旨在為物理學、數學、航空航天工程、機械工程、土木工程以及化學工程等相關專業的學生、研究人員和專業工程師提供一套嚴謹而實用的知識體係。 本書的結構設計充分考慮瞭從基礎概念到尖端技術的遞進學習路徑。我們力求在保持數學嚴謹性的同時，強調物理直覺的培養，確保讀者能夠真正理解數值模擬背後的驅動力。 第一部分：CFD的理論基石與數學模型（Foundations and Governing Equations） 本部分是全書的理論核心，為後續的數值方法打下堅實的基礎。 第一章：流體力學迴顧與CFD的引入 本章首先對經典流體力學（控製體理論、流綫、渦度、伯努利原理）進行係統迴顧，重點梳理瞭連續介質假設的適用範圍。隨後，引入瞭CFD作為求解復雜流體問題的強大工具的必要性。詳細闡述瞭從納維-斯托剋斯（Navier-Stokes, N-S）方程到更簡化模型（如歐拉方程、邊界層方程）的推導過程。本章特彆關注瞭不可壓縮與可壓縮流體的控製方程組的完整形式，並討論瞭流場中不同物理現象（如粘性、湍流、傳熱）在數學模型中的體現。 第二章：偏微分方程的分類與數值處理的挑戰 流體力學方程本質上是復雜的非綫性偏微分方程組。本章深入剖析瞭這些方程的數學性質，包括橢圓型、拋物型和雙麯型方程的判彆，並解釋瞭它們在物理上分彆對應穩態問題、擴散過程和波傳播現象。重點討論瞭N-S方程的混閤特性——其對流項（雙麯性）與擴散項（拋物性）的耦閤給數值求解帶來的巨大挑戰，尤其是對穩定性和精度的雙重考驗。本章還引入瞭守恒律形式的重要性，這是保證數值格式在存在間斷（如激波）時依然精確描述物理量的關鍵。 第二部分：核心數值方法與離散技術（Core Numerical Methods and Discretization） 本部分詳細介紹瞭構建CFD求解器的基本技術，強調瞭不同方法的適用場景與內在缺陷。 第三章：空間離散化方法：有限差分法（Finite Difference Method, FDM） FDM是CFD發展曆程中的重要裏程碑。本章係統介紹瞭FDM的基礎，包括泰勒級數展開、前嚮、後嚮和中心差分格式的構造及其誤差分析（截斷誤差和收斂性）。我們通過一維對流-擴散方程，對比分析瞭FDM在處理平流主導問題時可能齣現的數值振蕩和數值耗散問題。本章還涵蓋瞭高階差分格式（如五點星、九點星）的構建以及在非結構化或麯綫網格上的坐標變換技術。 第四章：有限體積法（Finite Volume Method, FVM）——現代CFD的主流 FVM因其固有的守恒性而被廣泛應用於工業CFD。本章從積分形式的守恒律齣發，詳細解釋瞭體積平均、通量計算（界麵通量）以及源項的離散化過程。重點在於對通量近似格式的討論：迎風格式（Upwind）、中心格式（Central）和高分辨率格式（如MUSCL、QUICK）。我們將深入分析迎風格式在處理對流項時的優點（穩定性）和缺點（數值擴散），並展示如何通過通量限製器（Flux Limiters）技術在保持穩定性的同時恢復高階精度。 第五章：有限元法（Finite Element Method, FEM）在流體中的應用 雖然FVM在工業界占據主導，但FEM在處理復雜幾何邊界和高階精度方麵具有獨特優勢。本章介紹瞭FEM的基本框架，包括形函數（Shape Functions）、伽遼金法（Galerkin Method）以及網格劃分。特彆關注瞭處理不可壓縮流體的關鍵難題——“奇點病”（Spurious Pressure Oscillations）問題，並詳細介紹瞭穩定化技術，如 Petrov-Galerkin 方法和混閤有限元方法（Mixed FEM）。 第三部分：壓力-速度耦閤與時間離散（Pressure-Velocity Coupling and Time Integration） 求解N-S方程的關鍵在於如何處理壓力與速度場之間的耦閤關係。 第六章：不可壓縮流動的壓力校正算法 本章集中討論瞭如何將連續性方程（質量守恒）與動量方程結閤起來，解決速度場無散度的問題。詳細介紹瞭經典且高效的SIMPLE算法（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）及其變體（SIMPLEC, PISO）。我們將逐步剖析壓力泊鬆方程的推導、壓力-速度修正步的執行，以及迭代收斂性的控製。此外，還將介紹基於耦閤算法（Fully Coupled Solvers）的現代方法。 第七章：時間離散化與瞬態模擬 對於涉及時間演變的問題（如渦鏇脫落、啓動流動），時間積分方案至關重要。本章對比瞭隱式（Implicit）和顯式（Explicit）時間步進方法。詳細分析瞭歐拉法（前嚮、後嚮）和龍格-庫塔（Runge-Kutta）方法，並討論瞭CFL條件（Courant-Friedrichs-Lewy condition）對顯式方法穩定性的嚴格限製。對於隱式方法，本章探討瞭其在求解大型代數方程組時的計算效率與內存需求。 第四部分：湍流建模與高級問題求解（Turbulence Modeling and Advanced Topics） 真實世界的大部分工程流動是湍流的。本部分聚焦於如何經濟有效地模擬這些復雜的、隨機的流動結構。 第八章：湍流模型綜述與RANS方法 本章係統介紹瞭湍流的本質特徵。重點講解瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型的原理，即通過對N-S方程進行時間平均引入雷諾應力項。詳細分析瞭$k-epsilon$模型和$k-omega$模型的物理基礎、適用性及其在近壁區處理上的區彆與改進（如SST模型）。此外，還將探討代數湍流模型（如零方程模型）在簡單流動中的應用。 第九章：大渦模擬（LES）與直接數值模擬（DNS） 對於需要解析湍流渦結構（如非定常氣動噪聲、燃燒火焰穩定性）的問題，需要更精細的模擬方法。本章詳細闡述瞭LES的基本思想——對大尺度渦進行直接求解，對小尺度渦進行次網格（Subgrid-Scale, SGS）建模。對幾種主要的SGS模型（如Smagorinsky模型）進行批判性分析。最後，簡要介紹瞭DNS的概念、極高的計算需求，以及它在驗證和校準RANS/LES模型中的基礎性作用。 第十章：網格生成、適應性與後處理 一個高質量的CFD模擬依賴於一個精確的計算網格。本章涵蓋瞭結構化網格、非結構化網格（三角形、四麵體）和混閤網格的生成技術。深入討論瞭邊界層網格的特殊要求（$y^+$值的控製）。此外，本章還介紹瞭網格自適應技術（Adaptive Mesh Refinement, AMR），即根據解的梯度（如激波、渦核）自動加密網格的策略。最後，探討瞭CFD結果的工程後處理技術，包括升阻力計算、可視化技術（等值麵、矢量圖、綫積分）以及不確定性量化。 --- 本書特色： 1. 從物理到數學的無縫過渡： 每一數值方法的引入都緊密結閤其對應的物理控製方程，避免瞭純粹的數學推導或僅停留在軟件操作層麵。 2. 算法的深度剖析： 對SIMPLE、高分辨率通量格式等核心算法的推導過程進行瞭詳盡的展示，而非僅僅給齣公式。 3. 跨學科視野： 強調瞭CFD在熱傳導、化學反應流（初步探討）等附加物理場耦閤問題中的應用潛力。 通過係統學習本書內容，讀者將不僅掌握使用現代CFD軟件的能力，更重要的是，能夠理解軟件內部求解器的運作機製，從而更科學、更有效地設計和解釋復雜的流體力學模擬。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆