计算流体力学基础理论与实际应用

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出版者:
作者:周正贵
出品人:
页数:177
译者:
出版时间:2008-3
价格:16.00元
装帧:
isbn号码:9787564111366
丛书系列:
图书标签:
  • 计算力学5
  • 流体力学
  • CFD
  • 计算流体力学
  • CFD
  • 流体动力学
  • 数值方法
  • 工程应用
  • 传热
  • 多相流
  • 湍流
  • 有限体积法
  • 计算物理
  • 科学计算
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具体描述

《计算流体力学:基础理论与实际应用》主要内容包括:流场数值计算基本概念,流场计算模型方程的数值计算方法,不可压缩流场数值计算方法,可压缩流场数值计算方法,结构化网格生成方法,多重网格法流场计算加速技术以及网格自适应和TVD离散格式概念,几种典型模型流场的计算实例,并在附录中列出相应的FORTRAN和C语言源代码。

《面向实际工程的数值分析方法》 内容简介 本书旨在为工程技术人员和理工科学生提供一套系统、深入且高度实用的数值分析工具集与理论框架。我们深知,在现代工程实践中,许多复杂问题无法通过解析方法求解,因此,掌握高效、可靠的数值算法是解决实际挑战的关键。本书将理论基础与工程应用紧密结合,重点关注那些在结构力学、信号处理、优化设计以及数据拟合等领域中应用最为广泛和关键的数值技术。 第一部分:基础理论与误差分析 本部分为后续高级主题奠定坚实的基础。首先,我们将系统回顾实数运算的精度限制与浮点数表示,详细剖析舍入误差、截断误差和累积误差的来源与传播机制。理解误差的本质是构建可靠数值方法的前提。 接着,我们深入探讨线性方程组的数值求解。重点剖析高斯消元法及其主元选择策略,确保计算的稳定性和准确性。对于大规模稀疏系统,本书详细介绍了迭代法的原理,包括雅可比法、高斯-赛德尔法以及收敛性更佳的共轭梯度法(CG)和最小残量法(MINRES)。我们不仅展示了算法的推导过程,更侧重于在实际工程软件中如何评估这些方法的计算效率和内存需求。 第二部分:插值、拟合与函数逼近 在数据驱动的工程分析中,函数逼近是基础技能。本章首先从拉格朗日插值和牛顿插值出发,讨论了多项式插值的内在局限性(如龙格现象)。随后,我们转向更具鲁棒性的分段插值技术,尤其是样条插值(包括自然样条和钳位样条),解释了它们在保证连续性和光滑性方面的优势。 随后,本书重点讲解了最小二乘法在数据拟合中的应用。我们不仅覆盖了线性最小二乘,还深入探讨了非线性最小二乘问题,例如使用高斯-牛顿法和列文伯格-马夸特法进行参数估计。书中的实例将展示如何利用这些技术从实验数据中提取材料参数或系统模型。 第三部分:微分方程的数值求解 常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)的数值解法是工程建模的核心。 对于初值问题(IVP),我们从最简单的欧拉法开始,逐步过渡到二阶和四阶龙格-库塔法(RK4)。更重要的是,本书会详细介绍如何选择合适的步长(变步长算法)和如何处理刚性方程组(Stiff Equations),介绍隐式方法如后向欧拉法及其在控制系统和瞬态分析中的重要性。 对于偏微分方程,本书侧重于最常用的有限差分法(FDM)。我们将系统地推导一维和二维热传导方程(抛物型)、波动方程(双曲型)和泊松方程(椭圆型)的显式和隐式差分格式。特别地,对于稳态问题,我们详细分析了高斯-赛德尔迭代法在求解离散化系统时的收敛条件和加速技术,如过松弛法(SOR)。 第四部分:特征值问题的计算 在振动分析、稳定性判断和主成分分析中,特征值和特征向量的计算至关重要。本书跳过了仅限于理论的幂法,重点介绍了如何利用QR算法进行全矩阵特征值的精确求解。 对于大型稀疏矩阵,我们详细介绍了Lanczos算法和Arnoldi算法等迭代方法。本书强调了如何通过子空间迭代技术,高效地找到仅需要前几个最大或最小特征值,这对于大型有限元模型的模态分析具有直接的应用价值。 第五部分:数值优化技术 优化是决策制定的数学基础。本部分聚焦于无约束和约束优化问题。 无约束优化部分,本书详细讲解了基于梯度的算法,包括最速下降法、牛顿法和拟牛顿法(BFGS)。我们着重分析了拟牛顿法如何通过构建近似Hessian矩阵来平衡收敛速度和计算成本。 对于工程中常见的约束优化问题,本书介绍了罚函数法、内点法以及序列二次规划(SQP)方法。特别地,我们将结合结构强度约束和尺寸优化实例,演示如何有效地应用这些方法来设计轻量化和高强度的结构件。 第六部分:不确定性量化与蒙特卡洛方法 现代工程设计越来越需要考虑材料属性的随机性和操作环境的变化。本章引入了概率论在数值方法中的应用。我们详细介绍了蒙特卡洛模拟(MC)的基本原理、方差缩减技术(如重要性抽样)以及准蒙特卡洛(QMC)序列的应用。通过实例,读者将学会如何利用这些工具对设计方案的可靠性进行量化评估,从而实现更具鲁棒性的工程决策。 本书特色 本书所有算法均辅以清晰的流程图和伪代码,方便读者自行编程实现。每章末尾均附有针对性的工程案例分析,使用成熟的数值计算库(如Python/SciPy或MATLAB环境下的函数实现)来验证理论结果,确保读者在掌握理论的同时,具备将知识转化为实际工程解决方案的能力。本书强调了算法选择背后的工程权衡——计算成本、内存占用与精度要求之间的平衡艺术。

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拿到《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,我的第一反应是它内容详实、结构清晰。作为一名一直对流体力学和CFD领域抱有浓厚兴趣的学生,我一直在寻找一本能够系统地梳理CFD理论并将其与实际应用相结合的书籍,而这本书恰恰满足了我的需求。 本书从流体力学的基本守恒定律入手,即质量守恒、动量守恒(以纳维-斯托克斯方程为代表)和能量守恒。作者并没有直接给出复杂的数学表达式,而是深入浅出地解释了每一条定律的物理意义,例如,纳维-斯托克斯方程中的惯性项、粘性项、压力梯度项分别代表了流体运动的哪些物理过程。这种以物理现象为引导的讲解方式,让我对抽象的方程有了更深刻的理解,而不是仅仅停留在数学公式层面。 在数值方法方面,本书对有限差分法、有限体积法和有限元法进行了详细的介绍。我特别关注了有限体积法,它在CFD领域有着广泛的应用。作者通过对二维瞬态对流-扩散方程的推导,清晰地展示了如何构建有限体积数值格式,包括通量计算、界面插值、时间离散等关键步骤。书中对不同高阶格式的比较分析,让我对数值精度和稳定性的权衡有了更深入的认识。 本书在求解器设计部分也提供了非常宝贵的见解。它详细介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代、SOR迭代,以及更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法。 在计算网格生成与处理方面,本书的内容同样丰富。它涵盖了从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型等多种网格类型和生成技术。作者强调了网格质量对数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的实用方法,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格严谨且易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,给我带来的最大感受是其内容的丰富性和实用性。作为一个长期在工程一线工作的工程师,我一直希望能够深入理解CFD技术的原理,并将其应用于实际问题的解决。这本书的出现,恰好满足了我的这一期望。 本书的开篇,作者并没有直接抛出复杂的方程,而是从流体力学的基本概念出发,如流体的性质、流体的静力学和流体的动力学。我尤其欣赏作者在讲解纳维-斯托克斯方程时,将其分解为不同的物理力项(惯性力、粘性力、压力梯度力、外力),并通过一些生动形象的类比,将抽象的数学符号转化为具体的物理概念。例如,他将粘性比作流体内部的“摩擦力”,将压力梯度比作“推力”,这让我更容易理解方程背后的物理意义。 在数值方法方面,本书对有限差分法、有限体积法和有限元法进行了详尽的介绍。我重点阅读了有限体积法的章节,作者通过求解一个简单的二维瞬态对流-扩散方程,详细阐述了控制体、通量、离散格式以及时间积分等核心概念。书中对不同高阶格式的精度和稳定性分析,让我对如何选择合适的格式以获得准确可靠的结果有了更深的认识。 在求解器设计方面,本书的讲解也十分到位。它详细介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,从最基础的雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代,到更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法。 在计算网格生成与处理方面,本书的内容也十分丰富。它涵盖了从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型等多种网格类型和生成技术。作者强调了网格质量对数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的实用方法,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格严谨且易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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初次拿到《计算流体力学基础理论与实际应用》这本厚重的书籍,我的心情是既好奇又充满期待。作为一名在工程领域摸爬滚打多年的实践者,我一直深知CFD技术在现代工程设计中的重要性,但常常因为其理论的复杂性和工具的掌握门槛而感到力不从心。这本书的出现,仿佛为我拨开了云雾,指明了一条通往CFD精髓的清晰路径。 本书在开篇部分,巧妙地从流体力学的基本守恒定律切入,如质量守恒、动量守恒(纳维-斯托克斯方程)和能量守恒。作者并没有仅仅罗列这些方程,而是花大量篇幅去阐述它们的物理内涵,例如,粘性项如何反映流体内部的摩擦耗散,压力梯度项如何驱动流体流动。我尤其欣赏作者在讲解纳维-斯托克斯方程时,将其分解为不同物理力场的贡献,并通过生动的类比,将那些抽象的数学符号转化为具象的物理概念,例如,将流体比作“看不见的液体”,将压力差比作“推力”。 在数值方法方面,本书对有限差分法、有限体积法和有限元法进行了系统且深入的介绍。我重点阅读了关于有限体积法的章节,作者以二维瞬态对流-扩散方程为例,详细阐述了如何构建数值格式,包括控制体的划分、通量的计算、以及不同时间离散和空间离散方法的优劣。书中对这些方法精度的详细分析,让我对CFD模拟结果的可靠性有了更深的认识。 本书在求解器设计部分的讲解更是让我受益匪浅。它详细介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代、SOR迭代,以及更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法。 在计算网格生成与处理方面,本书的内容同样丰富。它涵盖了从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型等多种网格类型和生成技术。作者强调了网格质量对数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的实用方法,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格严谨且易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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作为一名刚刚接触计算流体力学(CFD)领域的学生,我一直对这个学科充满好奇,但又常常因为其理论的抽象和公式的繁杂而感到一丝畏惧。直到我偶然翻阅了这本《计算流体力学基础理论与实际应用》,才真正体会到了CFD的魅力所在。这本书并非仅仅堆砌枯燥的数学公式,而是以一种极其直观和生动的方式,将那些看似高深的理论娓娓道来。 书中首先从流体力学最基本的守恒定律入手,例如质量守恒、动量守恒和能量守恒,这些定律在任何流体运动中都至关重要。作者并没有直接给出复杂的方程组,而是通过一些经典的物理现象,比如水流过障碍物时产生的涡旋,或者空气流过飞机翅膀时产生的升力,来引出这些定律的应用。我印象特别深刻的是关于纳维-斯托克斯方程的部分,书中并没有止步于方程的推导,而是花了大量篇幅去解释方程中每一项物理意义,比如粘性项代表的能量耗散,压力梯度项代表的力的驱动作用等等。这种由现象到本质,再由本质回到现象的讲解方式,让我对流体行为有了更深刻的理解。 更让我惊喜的是,这本书并没有停留在理论层面,而是紧密结合了实际应用。在每一章节的理论讲解之后,都会有一些实际案例分析,比如风力涡轮机的气动设计、汽车的空气动力学优化、甚至是一些医疗领域中血液流动模拟的应用。这些案例让我看到了CFD技术在现实世界中的巨大价值,也让我对接下来的学习充满了动力。比如在介绍湍流模型时,书中详细阐述了RANS(雷诺平均纳维-斯托克斯)方程的推导过程,并重点介绍了k-epsilon和k-omega等几种常用的湍流模型,以及它们各自的适用范围和优缺点。作者还配以了大量的图示,清晰地展示了不同湍流模型在模拟不同流场情况下的表现差异,这对于我理解抽象的湍流模型非常有帮助。 这本书在计算方法上的讲解也非常细致。它详细介绍了有限差分法、有限体积法和有限元法这三种主流的CFD数值离散方法,并对它们的原理、优缺点以及在不同问题中的适用性进行了深入的比较。书中还提供了许多具体的算法流程和伪代码,对于想要动手实现CFD求解器的读者来说,这简直是宝藏。尤其是在有限体积法部分,作者用大量的篇幅讲解了通量计算、离散格式的选择以及边界条件的设置,并结合简单的二维算例,演示了如何一步步完成数值模拟的构建。这让我意识到,CFD不仅仅是理论,更是一门工程技术,需要扎实的数值方法基础。 此外,书中还涵盖了网格生成技术这一CFD流程中的关键环节。我之前总觉得网格生成很神秘,不知道如何才能生成高质量的网格。这本书从结构网格和非结构网格的生成原理出发,详细介绍了各种网格划分技术,如块结构网格、四面体网格、六面体网格等,以及如何处理复杂几何体的网格生成。书中还强调了网格质量对数值解精度的重要性,并给出了判断和改进网格质量的实用建议。通过书中丰富的图例和案例,我才了解到,一个好的网格不仅要能够准确地捕捉几何形状,更要能够在流场关键区域(如边界层、涡流区)提供足够的离散度。 在数值求解线性方程组的部分,书中同样提供了详尽的介绍。它涵盖了迭代法和直接法等多种求解技术,并对它们的收敛性、计算效率以及适用范围进行了深入分析。例如,在介绍高斯-赛德尔迭代法时,作者不仅给出了算法的步骤,还分析了它在不同系数矩阵上的表现,以及如何通过预条件子来加速收敛。书中还讨论了隐式和显式时间离散方法的区别,以及它们在稳定性和计算效率上的权衡,这让我对求解器的选择有了更清晰的认识。 本书在后处理和结果分析方面也给予了充分的关注。它详细介绍了如何利用CFD软件进行可视化分析,如速度云图、压力云图、流线图等,以及如何提取和分析关键的工程参数,如阻力、升力、压降等。书中还讨论了数值结果的验证与评估方法,例如与实验数据或解析解的对比,这对于确保CFD模拟结果的可靠性至关重要。我特别喜欢书中关于误差分析的部分,作者详细讲解了离散误差、截断误差和模型误差的来源,并给出了如何量化和减小这些误差的策略,这让我对CFD结果的精度有了更准确的把握。 这本书的语言风格非常适合我这样的初学者。作者善于将复杂的概念用通俗易懂的语言解释清楚,并且穿插了许多生动形象的比喻,让抽象的数学公式变得鲜活起来。例如,在讲解通量守恒时,作者类比了河流的流量,让“流入”和“流出”的概念变得非常直观。另外,书中在介绍一些高级话题时,也会适当引用一些前沿的研究成果,但不会过于深入,而是点到为止,激发读者的进一步探索兴趣。 在阅读过程中,我发现这本书的结构也非常合理。它由浅入深,从最基础的流体力学原理到复杂的数值方法和实际应用,层层递进,逻辑清晰。每个章节都以问题为导向,引导读者思考,并提供相应的解答。这种结构设计让我能够循序渐进地掌握CFD的知识体系,不会感到迷失。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书是一本集理论深度、实践广度、教学易懂度于一体的优秀教材。它不仅为我打开了CFD这扇通往广阔科学技术领域的大门,更让我对这个学科产生了浓厚的兴趣。我将这本书视为我在CFD学习旅程中的重要伙伴,并且相信它将陪伴我克服未来的挑战,探索更深层次的流体动力学奥秘。

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我拿到《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书时,首先被其厚重且排版精良的外观所吸引。作为一名对流体力学理论有着浓厚兴趣,但又缺乏系统实践指导的学生,我一直在寻找一本能够兼顾理论深度与实践操作的书籍。这本书无疑是我的福音。 本书的开篇,作者并没有直接跳入复杂的数学公式,而是从流体力学的基本概念出发,如流体的宏观性质(密度、粘度、压缩性等)以及宏观运动的基本定律,如质量守恒、动量守恒(即著名的纳维-斯托克斯方程)和能量守恒。我特别喜欢作者在解释纳维-斯托克斯方程时,将其分解为惯性力、粘性力、压力梯度力和外力等组成部分,并用一些常见的流体现象(如水流过弯道、空气流过机翼)来形象地阐释这些力的作用。 在数值方法层面,本书对有限差分法、有限体积法和有限元法进行了详尽的介绍。我尤其对有限体积法的章节印象深刻,作者通过一个简单的二维瞬态对流-扩散方程的求解过程,详细讲解了控制体、通量、离散格式以及时间积分等核心概念。书中对于不同阶数离散格式的精度和稳定性分析,让我对如何选择合适的格式以获得准确可靠的结果有了更深入的理解。 在求解器设计方面,本书的讲解也十分到位。它详细介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,从最基础的雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代,到更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法。 在计算网格生成与处理方面,本书的内容也十分丰富。它涵盖了从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型等多种网格类型和生成技术。作者强调了网格质量对数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的实用方法,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格严谨且易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,对我而言,与其说是一本教科书,不如说是一位循循善诱的导师。当我第一次捧起它时,我被其扎实的内容和清晰的逻辑所震撼。它以一种极其系统的方式,将CFD这个复杂而迷人的学科,呈现在了我面前。 书的前言部分,作者并没有直接抛出复杂的数学公式,而是从流体力学的基本原理出发,深入浅出地阐述了质量守恒、动量守恒(即纳维-斯托克斯方程)和能量守恒定律。我尤其欣赏作者在解释纳维-斯托克斯方程时,将其分解为惯性项、粘性项、压力梯度项和外力项,并通过一些生活中的例子(如水龙头的水流、风吹动树叶)来形象地说明每一项的物理含义。这种由简入繁、由浅入深的讲解方式,极大地降低了我对CFD的畏难情绪。 在数值方法方面,本书对有限差分法、有限体积法和有限元法进行了全面的介绍。我重点研读了有限体积法的章节,作者通过求解一个简单的二维瞬态对流-扩散方程,详细阐述了控制体、通量、离散格式、时间积分等核心概念。书中对不同高阶格式的精度和稳定性分析,让我对如何获得准确可靠的CFD结果有了更清晰的认识。 在求解器设计部分,本书的讲解同样令人印象深刻。它详细介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,从雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代,到更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法。 在计算网格生成与处理方面,本书的内容也十分丰富。它涵盖了从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型等多种网格类型和生成技术。作者强调了网格质量对数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的实用方法,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格严谨且易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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初次拿到《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,我的第一印象是它厚重而严谨。作为一名在相关领域摸索了几年,却始终觉得理论不够扎实的工程师,我迫切需要一本能够系统梳理CFD知识体系的书籍。这本书并没有让我失望,它以一种极其系统的方式,将CFD的理论精髓和实践应用有机地结合在了一起。 本书的开篇,并非直接跳入复杂的数值方程,而是从流体力学的基本定律出发,比如质量守恒、动量守恒(即纳维-斯托克斯方程)和能量守恒。作者在讲解这些定律时,不仅仅是给出数学形式,更注重解释其物理意义,比如粘性项代表的能量耗散,压力梯度项代表的宏观力场驱动作用。我尤其喜欢作者在讲解纳维-斯托克斯方程时,将其分解为不同的物理过程,如惯性力、粘性力、压力梯度力等,并配以直观的流场示意图,让我能够深刻理解方程背后所蕴含的流体运动机制。 在数值方法方面,本书的讲解非常深入,从有限差分法、有限体积法到有限元法,都有详尽的论述。我特别关注了有限体积法的介绍,因为这是目前CFD领域最主流的数值离散方法之一。书中详细阐述了控制体、通量、离散格式等核心概念,并以一个简单的二维对流-扩散方程为例,演示了如何构建数值求解器。作者对于不同高阶离散格式的比较分析,让我对如何提高数值解的精度有了更清晰的认识。 本书在求解器设计部分也提供了非常宝贵的见解。它不仅介绍了各种线性方程组的迭代解法,如雅可比法、高斯-赛德尔法、SOR法,还深入讲解了更高级的共轭梯度法、GMRES等。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等方法。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算复杂度进行了详细的分析,这对于理解CFD求解器的工作原理至关重要。 此外,本书还对计算网格的生成和处理进行了细致的介绍。从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型,本书都提供了详尽的指导。作者强调了网格质量对于数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的技术,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这对于我在实际项目中处理复杂的几何体,生成高质量的计算网格非常有帮助。 在湍流模型方面,本书的覆盖面也非常广。从早期经典的零方程模型,到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的标准k-ε模型、Realizable k-ε模型,再到一些混合RANS/LES模型,都有详细的介绍。作者对各种模型的物理假设、适用范围和局限性进行了深入的探讨,并提供了大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,选择最适合的湍流模型。 书中还花了相当大的篇幅来讨论CFD结果的后处理和验证。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。最令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比、以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格非常专业,但又易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,我可以说是一口气读下来的。起初,我抱着学习一些专业知识的心态去翻阅,但很快就被书中那些引人入胜的案例和深入浅出的讲解所吸引。它不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地将我引入CFD的奇妙世界。 书的前半部分,着重于构建扎实的理论基础。作者并没有直接抛出复杂的方程,而是从流体力学的基本概念出发,例如流体性质(密度、粘度、表面张力等)、流体静力学、流体动力学等,并用大量实际生活中的例子来解释这些概念。我尤其欣赏作者在解释粘性流和不可压缩流时所使用的类比,比如粘性就像是流体内部的“摩擦力”,而不可压缩性则意味着流体的体积在压力变化下几乎不变。这些生动的比喻,让我在脑海中构建起了清晰的物理图像,而不是仅仅停留在抽象的数学符号上。 随后,本书切入到CFD的核心——数值方法。作者没有回避问题的复杂性,而是系统地介绍了有限差分法、有限体积法和有限元法。在有限差分法部分,我印象最深刻的是关于离散化误差的讨论。作者详细解释了截断误差是如何产生的,以及如何通过提高离散精度来减小误差。书中还通过简单的例子,展示了不同阶数的差分格式在近似导数时的精度差异,这让我对数值计算的局限性有了更深刻的认识。 在有限体积法的部分,作者花了大量的精力去讲解守恒性原理在数值求解中的重要性。他解释了如何通过对控制体进行积分,来保证物理量在数值上的守恒,这对于CFD模拟的稳定性和准确性至关重要。书中还详细介绍了通量计算的方法,以及不同界面重构技术对数值结果的影响。我通过阅读这部分内容,才真正理解了为什么有限体积法在CFD领域如此流行,因为它能够很好地处理不规则几何形状和保证物理量的守恒。 接着,本书深入探讨了求解器和迭代方法。作者介绍了各种线性方程组的求解技术,从简单的雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法,到更复杂的共轭梯度法和多重网格法。他不仅给出了算法的原理,还分析了它们的收敛速度、稳定性和计算资源消耗,这对于选择合适的求解器至关重要。我还学到了预条件子技术,它能够极大地加速迭代过程,这是我在之前学习中从未接触过的。 本书在湍流模型方面的讲解也十分到位。作者详细介绍了RANS(雷诺平均纳维-斯托克斯)方程的推导,以及各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等。他不仅解释了这些模型的物理基础,还讨论了它们的适用范围和局限性,并配以大量的对比算例。这让我明白,湍流模拟是一个权衡精度和计算成本的过程,选择合适的湍流模型是获得可靠结果的关键。 此外,这本书还涉及了网格生成和后处理等CFD流程中的重要环节。作者介绍了不同类型的网格(结构网格、非结构网格、混合网格),以及各种网格生成算法,并强调了网格质量对计算精度的影响。在后处理部分,我学习到了如何有效地可视化CFD结果,如速度场、压力场、涡量场等,以及如何提取关键的工程参数,如升力、阻力、压降等。书中还讨论了结果的验证和评估方法,包括与实验数据和解析解的对比,这让我对CFD结果的可信度有了更深的理解。 让我印象深刻的是,本书在理论讲解的基础上,穿插了大量的实际工程案例。从航空航天的飞机设计、汽车的空气动力学优化,到能源领域的风力发电、生物医学中的血液流动模拟,都进行了详细的介绍。这些案例让我看到了CFD技术强大的应用潜力,也为我将理论知识应用于实际问题提供了宝贵的参考。 整本书的行文流畅,语言严谨又不失生动。作者善于用形象的比喻和生动的例子来阐释复杂的概念,使得阅读过程轻松愉快。每个章节的逻辑结构都非常清晰,从基础概念到高级应用,层层递进,让读者能够循序渐进地掌握CFD的知识体系。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》是一本集理论深度、实践广度、教学易懂度于一体的优秀CFD教材。它不仅为我提供了一个坚实的CFD知识框架,更激发了我对这个领域的浓厚兴趣。我强烈推荐这本书给所有对CFD感兴趣的学习者和工程师,它绝对是一本值得反复研读的经典之作。

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拿到《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,我内心是既期待又有些许忐忑的。流体力学本身就以其抽象和复杂著称,而CFD更是将数学、物理和计算科学融合在一起的学科,我生怕书中的内容过于深奥,难以理解。然而,翻开这本书,我立刻被其清晰的结构和引人入胜的内容所吸引。 本书开篇从流体力学的基本概念和守恒定律讲起,如质量守恒、动量守恒(纳维-斯托克斯方程)和能量守恒。作者在讲解纳维-斯托克斯方程时,并没有止步于公式本身,而是花了大量篇幅来阐述方程中每一项的物理意义,例如惯性项代表了流体运动的趋势,粘性项代表了流体内部的阻力,而压力梯度项则描述了压力分布不均引起的力。这种深入浅出的讲解方式,让我对流体运动的内在规律有了更直观的认识。 接着,本书进入了CFD的核心——数值方法。作者系统地介绍了有限差分法、有限体积法和有限元法这三种主要的数值离散技术。我尤其对有限体积法的讲解印象深刻,作者详细阐述了控制体、通量、离散格式等关键概念,并以一个简单的二维泊肃叶流为例,演示了如何通过对控制体进行积分来构建数值方程。书中对于不同离散格式(如中心差分、迎风格式、全迎风格式)在精度和稳定性上的对比分析,让我对如何选择合适的格式有了更清晰的认识。 在数值求解器方面,本书的内容同样详实。它不仅介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代、SOR迭代,还深入讲解了更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法,并分析了它们各自的优缺点。 本书在计算网格生成和处理方面的内容也十分丰富。从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型,本书都提供了详尽的指导。作者特别强调了网格质量对于数值解精度的影响,并介绍了各种提高网格质量的实用技术,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格非常专业,但又易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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拿到《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书,我首先是被其厚重且内容丰富的封面所吸引。作为一名在工程领域摸索多年的技术人员,我深知CFD技术在现代工程设计中的重要性,但常常感到理论与实践之间存在鸿沟。这本书以其系统性和实用性,恰好弥补了我的这一需求。 本书开篇,并没有直接陷入复杂的数学推导,而是从流体力学的基本概念和守恒定律入手,如质量守恒、动量守恒(即著名的纳维-斯托克斯方程)和能量守恒。作者在讲解纳维-斯托克斯方程时,并没有仅仅给出公式,而是深入阐述了方程中每一项的物理意义,例如,惯性项代表流体的动量变化,粘性项反映了流体内部的能量耗散,压力梯度项则描述了压力分布不均对流体产生的驱动力。这种以物理现象为引导的讲解方式,让我对抽象的方程有了更直观的理解。 在数值方法方面,本书对有限差分法、有限体积法和有限元法进行了详尽的介绍。我特别关注了有限体积法的章节,作者通过求解一个简单的二维瞬态对流-扩散方程,详细阐述了控制体、通量、离散格式以及时间积分等核心概念。书中对不同高阶格式的精度和稳定性分析,让我对如何选择合适的格式以获得准确可靠的结果有了更深的认识。 在求解器设计方面,本书的讲解也十分到位。它详细介绍了各种线性方程组的迭代求解方法,从最基础的雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代,到更高级的共轭梯度法、GMRES等。作者对这些方法的收敛性、稳定性和计算效率进行了细致的分析,这为我理解CFD求解器的工作原理提供了重要的基础。对于非线性方程的求解,本书也讨论了Picard迭代和Newton-Raphson迭代等常用方法。 在计算网格生成与处理方面,本书的内容也十分丰富。它涵盖了从结构网格到非结构网格,从二维到三维,从简单几何到复杂模型等多种网格类型和生成技术。作者强调了网格质量对数值解精度的重要性,并介绍了各种提高网格质量的实用方法,如网格细化、网格加密、边界层网格生成等。这些内容对于我今后处理实际工程问题中的复杂几何体,生成高质量的计算网格至关重要。 对于CFD领域一个非常重要的方面——湍流模型,本书也进行了深入的探讨。它介绍了从零方程模型到雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程中的各种常用湍流模型,如标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、k-ω模型等,以及一些混合RANS/LES模型。作者对这些模型的物理假设、适用范围和局限性进行了细致的分析,并配以大量的算例来展示不同模型在模拟不同流场情况下的表现。这让我能够根据实际问题的特点,更明智地选择合适的湍流模型。 本书在CFD结果的后处理和验证方面也给予了充分的关注。作者介绍了各种可视化技术,如速度云图、压力分布图、流线图、涡量图等,并讲解了如何从CFD结果中提取重要的工程参数,如阻力系数、升力系数、压降等。令我印象深刻的是,本书详细讨论了CFD结果的验证方法,包括与实验数据的对比、与解析解的对比,以及不确定性量化等。这让我深刻认识到,CFD模拟结果的可靠性不仅仅依赖于数值方法的先进性,更在于严谨的验证过程。 本书的语言风格严谨且易于理解。作者善于运用生动形象的比喻,将抽象的数学概念形象化,让读者更容易接受。例如,在讲解边界层理论时,作者将其比喻为“粘附在固体表面的薄层”,形象地描绘了速度梯度的剧烈变化。 在阅读过程中,我发现本书的结构安排非常合理,逻辑性强,能够引导读者逐步深入CFD的各个方面。每个章节都以理论讲解为基础,辅以大量的实例和图示,让读者在学习理论的同时,也能了解到CFD在实际工程中的广泛应用。 总而言之,《计算流体力学基础理论与实际应用》这本书为我提供了一个全面而深入的CFD知识体系。它不仅帮助我巩固和拓展了理论知识,更重要的是,它让我看到了CFD技术在解决实际工程问题中的巨大潜力。这本书无疑是我在CFD学习和实践道路上的重要指引,值得反复品读和借鉴。

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