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出版者:McGraw-Hill Higher Education

作者:John D. Anderson

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:1995-07-01

价格:GBP 47.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780071132107

丛书系列:

图书标签:

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• 有限体积法
• 湍流
• 计算方法

好的，这是一份关于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）的图书简介，但其内容将完全不涉及“计算流体力学”这本书本身及其核心概念，而是专注于描述其他流体动力学、数学建模或数值分析领域的书籍。 --- 图书名称：《经典流体力学中的边界层理论与湍流模型：从普朗特到雷诺数的深入探究》 简介 本书旨在为致力于理解和掌握传统流体力学，特别是经典边界层理论以及宏观湍流描述方法的读者提供一本详尽的参考手册。我们严格聚焦于解析解的推导、渐进分析的技巧，以及早期的、基于连续性假设的湍流建模框架，而避开任何关于离散化方法、网格生成或现代数值求解器的讨论。 第一部分：基础流体力学与势流理论的回归 本书的开篇部分将读者带回流体力学的基础——不可压缩、无粘性流体（理想流体）的范畴。我们首先回顾了欧拉方程组，并详尽推导了其在势流假设下的简化形式。重点章节将探讨拉普拉斯方程的精确解法，包括使用共形映射（Conformal Mapping）技术来处理复杂几何体周围的绕流问题，例如卡门-菲利普斯定理（Kármán-Pilipchuk Theorem）在二维翼型设计中的应用。 此外，我们将对格林定理（Green's Theorem）在计算二维流场中的应用进行深入解析，并详细阐述泰勒级数展开在边界条件处理中的局限性。本部分的核心在于展示，在粘性效应可以忽略不计的区域，解析方法如何提供精确的、定性的物理图像。 第二部分：普朗特边界层理论的精微分析 本书的第二部分是其核心，聚焦于路德维希·普朗特（Ludwig Prandtl）在1904年提出的革命性概念——边界层。 2.1 边界层方程的建立与简化： 我们将花费大量篇幅，从纳维-斯托克斯方程组出发，通过合理的、基于速度梯度特性的假设（如$partial/partial y gg partial/partial x$），严格推导出普朗特边界层方程组。这一推导过程将强调特征量纲分析在确定有效近似边界时的关键作用。 2.2 经典解析解法： 重点探讨两种具有里程碑意义的解析方法： 1. 薄板的层流解： 详细介绍布劳修斯（Blasius）问题在线性化处理下的解析近似解法，以及近似积分法（Integral Methods），特别是卡门动量积分方程（Kármán Momentum Integral Equation）的推导和应用。我们将通过精确求解泊肃叶流（Poiseuille Flow）的边界层近似，来展示该方法的严谨性。 2. 高斯-赛德尔（Gauss-Seidel）迭代在边界层求解中的早期应用（作为非数值方法的数学工具介绍）。 2.3 逆问题与分离现象： 我们将系统分析边界层如何因压力梯度（特别是逆压梯度）的增加而导致流动分离。本章将详细解读克劳谢尔（Crocco）和斯特劳哈尔（Strauhal）关于分离点判据的早期理论，并探究如何通过分析壁面剪切应力$ au_w$为零的条件来预测分离。 第三部分：雷诺与湍流的宏观描述 本书的第三部分将视角转向了速度场中随机波动的描述，即湍流。我们不再关注微观的涡旋结构，而是聚焦于宏观的、统计学上的描述工具。 3.1 雷诺平均（Reynolds Averaging）与脉动效应： 我们将详细解析雷诺分解（Reynolds Decomposition）的数学原理，并推导出雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程。本部分的关键难点——雷诺应力项——将被视为一个封闭性问题（Closure Problem）的核心。 3.2 早期湍流模型框架： 本部分将严格限定于代数模型（Algebraic Models）和一维（1D）本构关系。 1. 零方程模型： 介绍经验性混合长度模型（Prandtl’s Mixing Length Theory）的推导，及其在简单对流通道流中的应用局限性。 2. 一阶模型： 对Boussinesq的涡粘性假设进行深入的批判性分析，探讨其如何将湍流剪切应力转化为表观粘性应力，以及这种近似在流场各向异性区域失效的原因。 3.3 速度剖面定律的实证基础： 我们将回顾对数律（Log-Law）和幂律（Power Law）等经验性速度剖面的推导和拟合过程。重点分析速度赤谱（Velocity Deficit Law）的提出，及其如何描述湍流核心区的速度分布。这些章节将主要依赖于风洞实验数据（如普朗特和泰勒的早期工作）的拟合，而非任何基于输运方程的求解。 总结 《经典流体力学中的边界层理论与湍流模型》是一本为理论物理学家、应用数学家以及致力于深入理解流体力学理论基石的工程师准备的著作。它提供了一个清晰的路线图，展示了在没有现代计算工具支持下，科学家如何通过严谨的数学推导、渐进分析和精确的经验观测，构建起我们今日所依赖的流体力学理论大厦。全书的重点在于解析方法、理论推导的精确性以及对流动现象的宏观、统计学描述。

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《计算流体力学》这本书，我得承认，它对我来说，是一次不小的智力冒险。这本书的内容，似乎更偏向于理论和数学公式的海洋，对于像我这样偏重于软件操作和结果分析的读者来说，需要付出更多的努力去理解其背后的逻辑。我注意到书中对各种数值方法的原理讲解非常详尽，包括差分、有限元、有限体积等，并且对它们的适用范围和精度做了深入的探讨。这对我理解为什么某些问题需要特定的数值方法，以及不同方法之间的权衡取舍，有了更深的认识。虽然我目前还无法完全掌握其中的所有数学推导，但我能感受到作者在试图构建一个完整的CFD理论框架。我对书中关于网格生成和自适应网格技术的描述非常感兴趣，因为我知道这是影响模拟结果准确性的关键因素之一。这本书让我明白，CFD不仅仅是“点几下鼠标”的事情，而是建立在扎实的理论基础之上的一门科学。

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这本《计算流体力学》的理论深度和广度确实令人印象深刻，阅读过程中，我感觉自己像是置身于一个抽象的数学世界，与各种复杂的方程和算法进行着一场思维的较量。作者在讲解方程的推导过程时，逻辑清晰，步步为营，虽然过程繁琐，但却让我深刻理解了每一项的物理意义。对于数值方法的部分，作者似乎采用了由浅入深的方式，先介绍了基本的离散化技术，然后逐渐引入更高级的求解器和模型。我特别关注了关于湍流模型的部分，这部分内容一直是我理解流体力学时的难点，希望这本书能够提供更直观、更易于理解的解释。书中穿插的案例分析，虽然我还没有完全理解其计算细节，但已经能感受到CFD在工程应用中的强大威力。它不仅仅是理论的堆砌，更是一种解决实际问题的强大工具。这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本教科书，更像是一扇通往计算流体力学世界的指南，指引着我一步步探索未知。

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对于我这种刚刚接触计算流体力学的新手来说，《计算流体力学》这本书就像一本厚重的百科全书，里面充满了让我目不暇接的概念和技术。我最看重的是它在方法论上的严谨性。从最基本的网格生成，到各种数值 schemes 的选择，再到边界条件的设定，每一个步骤都似乎蕴含着深刻的学问。书中的例子，虽然有时过于简化，但却能有效地展示出不同算法的特点和优劣。我尤其想知道，在实际工程项目中，应该如何根据具体问题选择最合适的CFD方法，以及如何评估模拟结果的准确性。这本书的章节安排，似乎将理论和实践结合得比较好，理论讲解之后，往往会伴随一些相关的计算示例，这对我理解抽象概念非常有帮助。我希望通过这本书，能够建立起对CFD基本流程的清晰认识，并掌握一些常用的CFD软件操作的基础知识。

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《计算流体力学》这本书，我拿到手就觉得分量十足，封面设计也相当专业，散发着一种严谨的气息。翻开目录，看到那些我既熟悉又陌生的术语，比如“纳维-斯托克斯方程”、“有限体积法”、“数值离散化”，心中既有期待也有点小忐忑。我原本是做材料学的，对流体力学只是略有涉猎，这次抱着学习的心态来深入了解一下。书中似乎用了大量的篇幅来讲解数学原理和数值方法，这对我来说是一个不小的挑战，但也是我渴望掌握的关键。我尤其好奇它如何将复杂的物理现象转化为计算机可以理解的语言，以及如何通过模拟来预测流体的行为。书中的插图和图表虽然看起来清晰，但其背后的计算过程和理论支撑，我还需要时间去消化。我希望通过阅读这本书，能够对CFD这个领域有一个更系统、更深入的认识，能够理解其在航空航天、能源、生物医学等领域的广泛应用，并最终将其知识融会贯通到自己的研究中，解决一些实际问题。这绝对是一本值得反复揣摩的书籍，需要耐心和毅力去啃。

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坦白说，《计算流体力学》这本书，对我来说，是一次颇为深刻的学习经历。我原以为它会更侧重于实际操作和案例分析，但实际拿到手后，我发现它更多的是深入剖析CFD方法背后的数学原理和算法设计。书中的内容，很多涉及到高等数学和数值分析的知识，比如线性代数的应用、傅立叶分析等，这对我来说是一个不小的挑战，但也是一个极好的学习机会。我特别关注了关于求解器设计的部分，例如迭代求解法和直接求解法，以及它们各自的优缺点。作者的讲解方式，似乎更倾向于从源头出发，解释为什么需要这些方法，以及它们是如何工作的。虽然我还没有完全消化书中的所有内容，但它已经为我打开了CFD领域的一扇新大门，让我看到了这门学科的深度和复杂性。我对书中关于物理模型选择的章节尤为期待，因为我知道这是决定模拟能否反映真实世界现象的关键。

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CFD入门读物，以差分方法为基础讲了CFD编程实现中的最经典、简单的算法，值得一读。

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CFD入门读物，以差分方法为基础讲了CFD编程实现中的最经典、简单的算法，值得一读。

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