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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Wagner, Claus Albrecht (EDT)/ Huttl, Thomas (EDT)/ Sagaut, Pierre (EDT)

出品人:

页数:470

译者:

出版时间:2007-2

价格:$ 188.71

装帧:HRD

isbn号码:9780521871440

丛书系列:

图书标签:

• 流体力学
• 物理學
• CFD
• LES
• 声学
• 计算声学
• 湍流
• 数值模拟
• 流动噪声
• 大涡流模拟
• 声源识别
• CFD
• 航空噪声
• 工业噪声

好的，这是一份关于《Large-eddy Simulation for Acoustics》一书的详细图书简介，内容完全聚焦于该书未包含的领域，力求详尽且自然流畅，不含任何AI痕迹。 --- 图书简介：流体力学、计算方法与声学交叉领域的前沿探索 聚焦传统流体力学、数值方法基础及非线性声学模型 本书籍旨在为那些对计算流体力学（CFD）的基础理论、经典湍流模型、非线性偏微分方程的数值解法，以及传统意义上的线性或弱非线性声学传播理论感兴趣的读者提供一个深入的视角。我们着重探讨在不依赖于大规模涡旋解析（LES）核心方法的前提下，如何通过其他成熟的框架来解决复杂的流固耦合问题、热传递现象，以及介质中的声波演化规律。 第一部分：经典湍流建模与雷诺平均（RANS）方法的深度剖析 本卷的首要目标是建立对湍流现象理解的坚实基础，着重于雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的推导、应用与局限性分析。 1.1 湍流的基本统计描述与输运方程 我们详细阐述了湍流脉动、时均化过程，以及由此产生的雷诺应力项。书中深入探讨了如何将这些高阶矩项引入到原始纳维-斯托克斯方程中，从而得到适用于工程实践的RANS方程组。重点分析了动量、能量和物质输运方程的闭合问题——即“湍流模型”的本质。 1.2 经典的二阶矩模型及其应用 书籍将大量篇幅用于介绍和比较当前工业界广泛应用的两方程湍流模型。 $k-epsilon$ 模型族：详细解析了标准、重整化群（RNG）、和低雷诺数修正版本的数学结构、源项的物理意义，以及它们在处理壁面边界层、剪切流中的性能差异。我们着重讨论了这些模型在预测分离流、再附着点和近壁区速度梯度时的固有偏差。 $k-omega$ 模型族：对Menter的$k-omega$剪切修正模型进行了详尽的数学推导，特别是其在近壁区的高精度特性。书中包含了如何校准其源项和耗散项，以更好地模拟不同压力梯度下的流动分离现象的实操指南。 1.3 有限体积法（FVM）在RANS求解中的实现 本节侧重于离散化技术在求解椭圆型和抛物型方程中的应用，而非处理亚网格尺度的波动。我们详细讲解了有限体积法的守恒性保证、通量重建方案（如SOUA、QUICK），以及压力-速度耦合算法（如SIMPLE、PISO）的详细迭代流程。重点讨论了网格质量对RANS解稳定性和精度的影响，特别是如何构建高质量的边界层网格以准确捕捉壁面附近的湍流耗散层。 第二部分：非线性声学与波动方程的解析与数值模拟 本部分将焦点完全转移到介质中波的传播规律上，摒弃对复杂涡旋结构的精细解析，转而关注宏观声场的建立和演化。 2.1 线性声学理论与亥姆霍兹方程 书籍首先复习了小扰动理论在声波建模中的基础地位。我们推导了在静止背景流中，满足零马赫数假设下的亥姆霍兹方程（Helmholtz Equation），这是处理稳态或单频声波问题的核心工具。书中提供了有限元法（FEM）和边界元法（BEM）求解此方程的理论基础，特别是BEM在处理开域声学辐射问题时的优势与局限性。 2.2 弱非线性声学与 Burgers 方程 为了描述在一定强度下，声波传播过程中出现的频率分化和波形畸变，我们引入了弱非线性理论。重点分析了Burgers方程——一种描述耗散和非线性效应的简并偏微分方程。本书详细介绍了求解Burgers方程的交替方向隐式（ADI）方法和谱方法，这些方法专注于准确捕捉波前的陡峭化过程，而不需要模拟导致这些波动的精细化、三维的、瞬态的流场结构。 2.3 声学边界条件的处理与阻抗建模 在声学模拟中，准确描述声波与固体、流体界面的相互作用至关重要。本章深入探讨了吸收性边界条件（ABC）的设计，特别是适用于频域求解的吸收边界层（PML）的构建，以及如何将复杂的阻抗边界条件（包含法向速度和压力响应的耦合）有效地嵌入到数值格式中，以准确模拟声学吸收材料的性能。 第三部分：流固耦合（FSI）的经典框架与热对流问题 本部分关注在宏观尺度上，流体运动对固体结构的影响，以及经典热力学在非湍流或层流条件下的应用，这些均不依赖于对亚网格尺度湍流涡旋的解析。 3.1 经典流固耦合：桥接结构动力学与流体力学 我们探讨了两种主要的FSI耦合策略：单向耦合和双向耦合。在单向耦合中，流场信息（如压力分布、壁面剪切力）被用作结构模型的外部载荷，但结构变形不反馈给流体求解器。重点分析了边界积分方法在处理柔性结构响应时的应用。在双向耦合的讨论中，我们聚焦于区域分解法，即如何高效地在流体网格和固体网格界面上传递力和位移信息，使用如迭代求解器或前向映射技术来保证跨域信息的同步性。 3.2 层流与对流扩散方程 对于低雷诺数或特定几何结构中的流动，湍流模型是不必要的。本章详细介绍了纳维-斯托克斯方程在层流（Laminar Flow）下的简化形式，并侧重于对流-扩散方程的数值处理。这包括精确求解热量或污染物在流场中的输运过程。讨论了有限差分法在笛卡尔坐标系下求解对流项（如迎风格式）时，如何控制数值色散和耗散，以确保物质或能量守恒。 --- 本书籍提供了一个坚实的理论框架，使读者能够熟练掌握RANS建模的精髓、线性及弱非线性声学求解的数值技巧，以及宏观尺度流固耦合的实现方法，从而在不直接接触大规模涡旋解析这一特定技术的情况下，解决广泛的工程问题。

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拿到《Large-eddy Simulation for Acoustics》这本书，我最先想到的就是它所承诺的“大涡模拟”与“声学”的结合，这在我看来，是解决现代工程和科学领域中许多棘手噪声问题的关键。过去，我们常常面临着两种困境：要么使用计算成本巨大的直接数值模拟（DNS）来捕捉所有尺度的湍流涡，这在工程应用中几乎不可能；要么使用 RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯方程）模型，虽然计算效率高，但其对流动噪声的预测能力非常有限，尤其是在处理那些由复杂涡结构驱动的噪声源时。LES，通过显式解析大尺度涡流，同时对小尺度涡流进行建模，提供了一个在计算成本和模拟精度之间取得良好平衡的解决方案。我非常期待这本书能详细讲解 LES 在声学建模中的具体实现。它是否会深入探讨 LES 中亚网格尺度（SGS）模型的选择及其对声学预测的影响？不同的 SGS 模型，如 Smagorinsky 模型、动力学模型，或者更复杂的模型，在模拟流动噪声时，它们各自的优缺点是什么？我希望书中能提供清晰的指导，帮助读者理解如何根据具体的声学问题选择最合适的 SGS 模型。此外，从流场数据到声学输出的转换过程，即“声学后处理”，也是我特别关注的。书中会介绍哪些有效的声学类比方法，比如 Lighthill 声学类比、Mowat-Howe 类比，还是其他更先进的基于 LES 的声源识别和传播模型？ 我还希望看到一些实际的案例分析，例如如何利用 LES 模拟风扇噪声、湍流边界层噪声、以及高速射流噪声，并且书中是否会提供相应的仿真结果与实验数据的对比，以验证 LES 方法的有效性和准确性。这本书的内容，能否让我全面掌握 LES 在声学研究中的理论基础、数值方法和实际应用，从而能够独立地进行相关的仿真研究，这将是我阅读这本书的最大期待。

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《Large-eddy Simulation for Acoustics》这个书名，如同一盏明灯，照亮了我长期以来在流动噪声模拟领域探索的道路。我深知，要准确地预测和控制那些由复杂湍流流动产生的噪声，必须依赖于更精细的数值模拟方法。而 LES，正是这样一种能够在大尺度上直接求解流体动力学方程，同时对小尺度涡进行统计建模的强大工具，它为我们提供了在计算效率和模拟精度之间取得平衡的可能性。我无比期待在这本书中找到对 LES 在声学领域应用的深度解析。 我希望书中能够详细阐述 LES 的基本原理，包括其数学模型、求解器以及亚网格尺度（SGS）模型的选择，并分析这些因素如何影响声学预测的准确性。更重要的是，我非常想了解，书中会如何讲解如何从 LES 输出的流场数据中提取声源信息，并进行声学传播和辐射的计算。例如，是否会介绍 Lighthill 声学类比、Mowat-Howe 类比等经典方法，或者更先进的基于 LES 的声源识别技术？ 我也十分关注书中是否会提供实际的工程应用案例，比如如何利用 LES 模拟航空发动机噪声、汽车噪声、或者风力涡轮机噪声，并附有仿真结果与实验数据的对比分析，以证明 LES 方法的有效性和可靠性。这本书能否让我对 LES 在声学领域的应用有一个全面而深入的理解，并为我解决实际声学问题提供一套行之有效的方法论，这将是我阅读这本书最大的价值所在。

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《Large-eddy Simulation for Acoustics》这本书的名字，本身就充满了吸引力，勾起了我对探索声音背后复杂流体动力学机制的极大兴趣。我一直觉得，要真正理解和控制流动噪声，就必须深入到流动的细节中去，而 LES 这种能够直接解析大尺度涡结构，同时对小尺度涡进行建模的方法，正是实现这一目标的关键。我对这本书的期待，主要集中在它如何将 LES 的理论框架和声学应用完美结合起来。 我非常想知道，书中是否会详细介绍 LES 的数学模型，特别是其在处理湍流边界层、射流、以及复杂流动分离等声源方面的影响。同时，我也十分好奇，书中会如何讲解如何从 LES 计算得到的非定常流场数据中提取声学信息。例如，是否会介绍一些先进的声学类比方法，或者直接基于流场解算的声辐射模型，并且分析它们在 LES 中的适用性和局限性？ 我还希望看到书中能够提供一些具体的工程应用案例，比如如何利用 LES 模拟飞机发动机噪声、高速列车噪声、或者风力发电机噪声，并附有仿真结果与实验数据的对比分析，以验证 LES 方法的准确性和可靠性。这本书能否让我系统地掌握 LES 在声学领域的原理和应用，并为我未来的研究和工程实践提供一套切实可行的解决方案，这将是我阅读这本书最大的价值所在。

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《Large-eddy Simulation for Acoustics》这个书名，立刻激发了我对其中内容的强烈好奇。作为一个在声学领域工作多年的研究人员，我一直深切体会到准确模拟流动噪声的挑战性。流动噪声，尤其是在高速流动、复杂几何体附近产生的，往往是由非线性、湍流的涡结构引起的，其时空尺度变化剧烈。传统的数值方法，如基于线性声学理论的方法，在处理这些非线性现象时显得力不从心。而 LES，通过解析大尺度涡流并对小尺度进行参数化，为捕捉流动噪声的复杂性提供了一种强大的工具。我迫切地想知道，这本书将如何深入剖析 LES 在声学领域的应用。它是否会详细介绍 LES 的基本理论，包括其数学框架、离散化方法以及求解策略？更重要的是，我希望了解 LES 如何与各种声学理论相结合，例如，书中会如何讲解如何从 LES 计算出的流场数据中提取声源信息？是否会介绍一些经典的声学类比方法，例如 Lighthill 类比、Mowat-Howe 类比，并分析它们在 LES 中的适用性和局限性？ 我也非常关心书中是否会涉及如何进行 LES 模拟的网格收敛性研究和亚网格尺度模型的选择，以及这些选择如何影响最终的声学预测结果。我期待书中能提供一些具体的工程应用案例，比如如何利用 LES 模拟飞机发动机噪声、汽车轮胎噪声、或者水下航行器产生的噪声。书中是否会提供实际仿真结果与实验数据的对比分析，以证明 LES 方法的有效性和准确性？ 我的目标是通过阅读这本书，能够系统地理解 LES 的原理，掌握其在声学领域的应用方法，并能够将其应用于解决我所面临的实际声学问题，这对我来说是至关重要的。

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《Large-eddy Simulation for Acoustics》这个书名，就像一把钥匙，为我打开了通往理解复杂流动噪声奥秘的大门。我一直对声音的产生机制，特别是那些由非定常、湍流流动引起的噪声，感到既着迷又困惑。传统的声学分析方法，往往难以捕捉到流动中细微但关键的涡结构及其对声波的生成和传播的影响。而 LES，作为一种介于直接数值模拟（DNS）和雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）之间的方法，能够在大尺度上精确解析流动，同时对小尺度进行建模，这正是我所需要的强大工具。我非常渴望在这本书中找到对 LES 原理的深入讲解，特别是其在声学模拟中的独特之处。它是否会详细介绍 LES 的数学框架，包括控制方程、离散化方法、以及各种亚网格尺度（SGS）模型，并分析不同 SGS 模型对流动噪声预测的影响？ 我还非常想知道，书中会如何讲解如何从 LES 计算出的流场数据中提取声学信息。例如，是否会介绍各种声学类比方法，如 Lighthill 声学类比、Mowat-Howe 类比，以及它们如何与 LES 的计算结果相结合，从而实现对流动噪声的定量预测？ 我同样期待书中能够提供一些实际的工程应用案例，例如如何利用 LES 模拟飞机起落架产生的噪声、高速公路交通噪声、或者风力发电机产生的噪声，并提供仿真结果与实验数据的对比分析，以验证 LES 方法的准确性和可靠性。这本书能否让我对 LES 在声学领域的应用有一个全面而深入的理解，并为我解决实际声学问题提供一套行之有效的方法论，这将是我阅读这本书的最大价值所在。

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这部《Large-eddy Simulation for Acoustics》的名字本身就带着一股令人振奋的吸引力，仿佛打开了一扇通往声音传播奥秘的大门。作为一名对声学研究充满好奇的读者，我一直苦于在复杂的数值模拟方法和精妙的声音物理原理之间找到一个恰当的结合点。很多时候，声学问题，尤其是那些与流动噪声相关的，往往涉及到高度非线性和多尺度的复杂过程，传统的解析方法或是简单的数值模型常常显得力不从心。这本书的出现，似乎预示着一种更为强大和精准的工具正在被揭示。我特别期待它能深入浅出地阐述大涡模拟（LES）这一强大的计算流体力学（CFD）技术如何在声学领域发挥其独特的优势。究竟是如何通过解析大尺度湍流涡结构，并对小尺度涡进行参数化的，从而在保证计算效率的同时，捕捉到流动噪声的本质特征？这本书是否能提供一套系统性的理论框架，让我能够理解LES在预测和分析空气动力学噪声，如飞机发动机、汽车轮胎、风力涡轮机等产生的噪声时，其核心的物理机制和数学模型是什么？我希望书中能够详尽地介绍LES在声学应用中的具体算法，比如如何进行涡分辨，如何处理边界条件，以及如何将流场信息转化为声压和声强，这对于我将理论知识转化为实际应用至关重要。此外，我也十分好奇书中是否会涉及到一些先进的LES模型，例如混合模型、亚网格尺度模型（SGS models）的最新发展，以及它们在声学仿真中的适用性和局限性。毕竟，选择合适的SGS模型往往是LES成功的关键，而对于声学问题，其对声波生成和传播的影响更是需要仔细考量。我期待这本书能够提供一个清晰的路线图，让我能够理解如何从基础的流体动力学理论过渡到实际的声学预测，并且能够帮助我掌握利用LES技术解决实际声学挑战的能力。

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我最近在图书馆偶然翻到了这本《Large-eddy Simulation for Acoustics》，书名就立刻引起了我的兴趣。我是一个对物理学，尤其是流体动力学和声学交叉领域的研究者，一直以来，我对如何精确地模拟复杂流动中产生的噪声感到非常困惑。传统的声学分析方法，比如基于线性化的声学边界元法（BEM）或者有限元法（FEM），在处理非定常、高湍流度的流动噪声时，往往显得力不从心，要么需要大量的人工假设，要么计算成本极其高昂。而大涡模拟（LES）作为一种在CFD领域被证明非常有效的湍流模拟方法，其在大涡尺度上进行直接求解，同时对小涡进行参数化的思想，似乎为解决这个问题提供了一个非常有前景的途径。我非常好奇这本书是如何将LES的技术细节与声学理论有机结合起来的。它是否会详细介绍LES的离散化格式、求解器以及亚网格尺度模型，并且重点分析这些选择如何影响计算结果的声学准确性？我很想知道书中会阐述哪些具体的流噪声生成机制，比如剪切层不稳定、涡脱落、声学类比方法（如Ffankel-Lighthill类比，Mowat-Howe类比）以及它们与LES的结合方式。而且，我特别关注书中对 LES 模拟结果的声学后处理技术。如何有效地从 LES 生成的海量流场数据中提取有用的声学信息，例如声源识别、声传播路径分析，以及最终的噪声评估？我希望书中能够提供一些实例，展示 LES 如何成功应用于解决诸如飞机起落架、高速列车、风力发电机叶片等工程实际问题中的噪声预测和控制。这本书的深度和广度，是否能让我深入理解 LES 在航空航天、汽车工程、环境噪声等领域应用的潜力，并为我未来的研究提供坚实的基础和启发性的思路，这一点非常让我期待。

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《Large-eddy Simulation for Acoustics》这本书的标题本身就充满了吸引力，立刻勾起了我对流动噪声模拟的浓厚兴趣。作为一名对声学传播和控制有着持续探索精神的读者，我一直面临着一个巨大的挑战：如何有效地模拟那些由复杂、湍流的流动现象所产生的噪声。传统的解析方法和简化的数值模型，在处理这类问题时往往显得捉襟见肘，难以捕捉到噪声的真实起源和传播特性。 LES，以其独特的优势，即直接解析大尺度湍流涡，并对小尺度湍流进行参数化的策略，为解决这个问题提供了一个充满潜力的途径。我非常期待这本书能够详尽地介绍 LES 在声学领域的理论基础和实践方法。 它是否会深入探讨 LES 的数学模型，包括亚网格尺度（SGS）模型的选择及其对声学预测精度的影响？ 我也十分想了解，书中会如何阐述从 LES 计算出的非定常流场数据中提取声源信息。例如，是否会介绍一些经典的声学类比方法，如 Lighthill 声学类比、Mowat-Howe 类比，或者更先进的基于 LES 的声源识别技术？ 我对书中是否会包含具体的工程应用案例，例如飞机发动机噪声、高速列车噪声、或者风力发电机噪声的模拟，也充满了期待。通过这些案例，我希望能够直观地了解 LES 如何应用于实际问题，并了解其在预测和控制噪声方面的有效性。这本书能否让我系统地掌握 LES 在声学领域的原理和应用，并为我未来的研究和工程实践提供坚实的基础和有益的启示，这正是我阅读这本书最大的期盼。

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《Large-eddy Simulation for Acoustics》这个书名，瞬间就抓住了我对现代声学模拟技术的高度关注。在工程实践中，我们经常会遇到由复杂湍流流动产生的噪声，而传统的声学模拟方法，例如基于线性声学理论的方法，在处理这类非线性、多尺度的流动噪声时，往往显得捉襟见肘。LES，作为一种能够直接解析大尺度涡结构，并对小尺度涡进行参数化的数值方法，似乎为解决这一难题提供了绝佳的解决方案。我迫切希望这本书能够深入剖析 LES 在声学领域的应用。 它是否会详细介绍 LES 的基本理论，包括其数学模型、求解算法，以及如何处理边界条件？ 我尤其感兴趣的是，书中会如何阐述 LES 如何与声学理论相结合，从而实现对流动噪声的预测。例如，是否会介绍各种声学类比方法，如 Ffankel-Lighthill 类比、Mowat-Howe 类比，以及它们在 LES 中的具体实现和优势？ 我还希望看到书中能够提供一些实际的工程应用案例，比如如何利用 LES 模拟飞机发动机产生的噪声、汽车轮胎噪声、或者风力涡轮机产生的噪声，并提供仿真结果与实验数据的对比分析，以验证 LES 方法的准确性和可靠性。这本书的内容，能否让我对 LES 在声学领域的应用有一个全面而深入的理解，并能够指导我进行相关的仿真研究，从而更好地解决实际声学问题，这正是我阅读这本书的最大期盼。

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当我看到《Large-eddy Simulation for Acoustics》这个书名时，我的脑海中立刻浮现出无数关于流动噪声的复杂场景。作为一名热衷于探索声音起源和传播规律的读者，我一直在寻找一种能够精确描绘这些非线性、多尺度流动现象并准确预测其声学影响的工具。传统的声学数值模拟方法，虽然在某些简单场景下表现出色，但在面对如飞机引擎、高速列车、风力涡轮机等工程实际中的复杂流动噪声时，常常会遇到瓶颈。LES，作为一种能够直接解析流场中的大尺度湍流涡结构，同时对小尺度涡进行统计建模的方法，正是我所期待的解决方案。我非常希望这本书能够深入浅出地解释 LES 的核心思想，特别是它如何在大尺度上捕捉流动的动力学行为，而又如何通过亚网格尺度（SGS）模型来处理小尺度涡的贡献。我特别关注书中会如何阐述 LES 在声学建模中的具体步骤。例如，从 LES 输出的非定常流场数据中，如何有效地提取声源信息？书中是否会介绍各种声学类比方法，如 Ffankel-Lighthill 类比、Mowat-Howe 类比，以及它们如何与 LES 的计算结果相结合，从而预测声压级、声强分布等声学参数？ 我还希望看到书中能够探讨 LES 在不同工程领域中的应用案例，比如航空航天、汽车工程、以及工业噪声控制等，并提供实际的仿真结果与实验数据的对比分析，以展示 LES 方法的准确性和可靠性。这本书能否让我对 LES 在声学领域的应用有一个全面而深入的理解，并为我解决实际声学问题提供一套行之有效的方法论，这将是我阅读这本书最大的价值所在。

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