Design of Adaptive Finite Element Software pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Schmidt, A.

出品人:

页数:315

译者:

出版时间:

价格:$ 101.64

装帧:

isbn号码:9783540228424

丛书系列:

图书标签:

• 有限元
• 自适应网格
• 软件设计
• 数值分析
• 结构力学
• 计算力学
• C++
• 算法
• 工程仿真
• 科学计算

好的，以下是针对《Design of Adaptive Finite Element Software》这本书的简介，内容详实，力求专业和自然，不包含原书内容，且字数在1500字左右。 --- 专著书目简介：流体力学数值模拟的深度探索与前沿应用 书名： 《计算流体力学：从理论基础到复杂系统建模》 作者： 艾伦·B·麦格雷戈 (Alan B. McGregor) 出版社： 尖端科学出版社 (Apex Scientific Press) 出版年份： 2023年 --- 内容概述 《计算流体力学：从理论基础到复杂系统建模》是一部深度剖析现代计算流体力学（CFD）核心理论、先进数值方法及其在工程与科学前沿领域实际应用的权威著作。本书旨在弥合传统流体力学理论教学与当代高性能计算环境下的复杂问题求解之间存在的鸿沟。作者麦格雷戈教授，一位在湍流模型和多相流模拟方面享有盛誉的学者，以其严谨的数学基础和丰富的工程实践经验，构建了一个系统而全面的知识框架。 本书超越了对标准 Navier-Stokes 方程数值求解方法的简单罗列，而是深入探讨了针对极端工况、非牛顿流体以及多尺度耦合问题的有效策略。全书结构清晰，从基础的控制方程推导与离散化技术开始，逐步过渡到高阶精度方法、网格生成的高级技术，以及并行计算环境下的优化策略。 第一部分：流体力学数值基础与方程的精确表达 本部分奠定了全书的理论基石。首先，第三章详细阐述了守恒型偏微分方程组的数学特性，特别是双曲-抛物混合型方程的适定性问题，强调了在数值求解过程中保持物理守恒律（如质量、动量和能量）的重要性。随后，第四章集中讨论了有限体积法（FVM）在处理非结构化网格上的优势与挑战，尤其聚焦于界面通量计算的精度与稳定性，引入了诸如倾斜网格下的高分辨率迎风格式（如MUSCL、WENO的变体）的构建过程。 一个重要的章节，第五章，专门探讨了不可压缩流体的数值处理。本书并未止步于标准的投影方法（Projection Methods），而是对基于拉格朗日乘子法和隐式时间积分的耦合求解器进行了深入的剖析，对比了它们在处理大尺度涡旋结构时的瞬态精度优势。 第二部分：湍流建模的最新进展与挑战 湍流模拟是现代CFD的核心难点。本书的第六章对雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型进行了批判性回顾，重点分析了标准 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型在边界层分离和逆压梯度问题中的局限性，并详细介绍了基于应力输运（Reynolds Stress Model, RSM）的现代改进版本，包括其对非等效流场的建模能力。 第七章是本书的亮点之一，它专注于大涡模拟（LES）的最新发展。作者详尽地描述了亚格子尺度（SGS）模型的演变，从传统的Smagorinsky模型，到更适应壁面边界层特性的动态SGS模型。尤其值得一提的是，本章对离散化误差对LES结果的影响进行了量化分析，强调了在LES中保持高阶空间精度是至关重要的前提。 对于需要精确捕捉瞬态非定常流动的研究者，第八章深入探讨了直接数值模拟（DNS）的计算需求与挑战，特别是关于网格分辨率和时间步长的严格要求，并讨论了如何通过混合模型（Hybrid RANS/LES）策略在计算可行性与物理准确性之间取得平衡。 第三部分：复杂物理现象的多尺度与多相流模拟 流体力学问题往往涉及复杂的界面和多相耦合。第十章聚焦于界面捕捉技术。作者系统比较了体积平均法（VOF）、水平集法（Level Set Method, LSM）以及相场法（Phase-Field Method）在处理剧烈变形界面（如破碎液滴、气泡动力学）时的各自优劣。书中提供了基于LSM的精确重构技术，以避免界面处的质量损失问题。 第十一章专门讨论了颗粒流与欧拉-欧拉（Euler-Euler）两相流模型的构建。本书详细推导了颗粒-流体之间动量交换项的精确表达式，并引入了基于离散相模型（DPM）的动量守恒校正机制，以提高在稀疏或中等浓度颗粒流中的模拟准确性。 第四部分：高性能计算与软件工程视角 理解如何将复杂的算法高效地部署到现代计算架构上，是衡量现代CFD能力的另一个关键维度。本书的第十二章深入探讨了域分解技术在并行计算中的应用。作者详细分析了三维网格上的负载均衡问题，并介绍了基于空间填充曲线（如Hilbert曲线）和几何分解算法的并行化策略。 第十三章关注于迭代求解器的性能优化。针对大规模稀疏线性系统的求解，本书对比了预条件共轭梯度法（PCG）与代数多重网格（AMG）的收敛特性。作者提供了一套用于优化AMG构建过程的启发式规则，特别是针对高度非线性系统（如化学反应流或热力学耦合问题）中的预处理策略。 第五部分：前沿应用案例与未来趋势 最后，第十五章展示了本书所学理论在几个关键工程领域的成功应用案例，包括超燃冲压发动机中的高超音速流动控制、微通道中的生物流体动力学模拟，以及大型风力涡轮机尾流场的优化设计。 《计算流体力学：从理论基础到复杂系统建模》不仅仅是一本教科书，更是一部面向资深研究人员和高性能计算工程师的参考手册。它以其对底层数学原理的深入挖掘和对前沿计算范式的积极探讨，为读者提供了驾驭未来复杂流体模拟挑战所需的深厚知识储备。 ---

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