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內(nèi)容簡介

　　本書以適應船舶與海洋工程、土木、港工等專業(yè)知識體系，符合這些工科專業(yè)學生原有的知識結(jié)構(gòu)與學習規(guī)律為出發(fā)點，將不可壓均質(zhì)牛頓流體作為描述對象，以介紹流體力學基礎理論，采用有限差分法、有限元法、有限體積法等來離散與數(shù)值求解流體力學控制方程和定解條件的基本方法與基本技術(shù)，目前比較流行的計算流體力學商業(yè)軟件所使用的主流算法，計算流體力學在技術(shù)科學與工程研究問題中的具體應用為主線進行編排。本書可作為船舶與海洋工程、土木、港工以及相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教學參考用書，也可供這些領域的專業(yè)教師、工程師、研究人員參考。

作者簡介

　　吳家鳴，1957年生于廣西梧州市。1982、1986年在華南理工大學分別獲學士、碩士學位，1999年在香港大學獲博士學位。華南理工大學船舶與海洋工程系教授、博士生導師、工程力學系兼崗教授。迄今在國內(nèi)外學術(shù)刊物、會議論文集發(fā)表論文160余篇，以第一作者發(fā)表的論文中39篇被SCI／EI所收錄，以通訊作者發(fā)表的論文中20余篇被SCI／EI所收錄；以第一、第二發(fā)明人身份獲授權(quán)發(fā)明專利、國際專利、實用新型專利共計58項；出版《流體力學》《船舶與海洋工程導論》圖書2種；作為項目負責人承擔的國家級科研項目包括：與計算流體力學相關(guān)的國家自然科學基金面上項目4項、“863計劃”重點項目和國家重點研發(fā)計劃項目子課題各1項。

圖書目錄

第1章計算流體力學基礎理論和方法
1.1 計算流體力學模型的偏微分方程基礎
1.1.1 流體運動控制方程
1.1.2 流體運動控制方程的通用微分方程及計算流體力學的模型方程
1.1.3 流體運動控制方程組的適定性
1.1.4 初始條件、邊界條件、定解條件與定解問題
1.1.5 與計算流體力學有關(guān)的偏微分方程分類及其意義
1.1.6 偏微分方程的傳統(tǒng)解析解法
1.2 湍流模型
1.2.1 湍流的基本方程
1.2.2 湍流的數(shù)值模擬方法簡介
1.2.3 零方程模型及一方程模型
1.2.4 標準k-ε模型(兩方程模型)
1.2.5 描述近壁區(qū)湍流流動的壁面函數(shù)法和低Re數(shù)k-ε模型
1.2.6 Revnolds應力方程模型
1.3 計算流體力學發(fā)展及常用數(shù)值方法
1.3.1 計算流體力學發(fā)展
1.3.2 計算流體力學常用數(shù)值方法
1.3.3 計算流體力學主要商業(yè)軟件簡介
1.4 計算網(wǎng)格與動區(qū)域計算模型技術(shù)
1.4.1 計算網(wǎng)格
1.4.2 動區(qū)域計算模型
習題
第2章有限差分法
2.1 有限差分法理論基礎
2.1.1 有限差分法簡例
2.1.2 差分格式及其基本構(gòu)造方法
2.1.3 差分方程的相容性、收斂性和穩(wěn)定性
2.1.4 Lax等價定理
2.1.5 差分格式的穩(wěn)定性分析
2.2 一維擴散方程差分格式
2.2.1 一維擴散方程的定解問題
2.2.2 顯式差分格式
2.2.3 隱式差分格式
2.2.4 加權(quán)混合格式
2.2.5 Du Fort-Frankel格式
2.3 一維雙曲型方程的差分格式
2.3.1 一維雙曲型方程的典型方程
2.3.2 雙曲型方程的特征線和適定提法
2.3.3 CFL條件和迎風格式
2.3.4 蛙跳格式和Lax-Wendroff格式
2.3.5 隱式差分格式
2.4 一階雙曲型方程組的差分格式
2.4.1 Lax-Wendroff格式
2.4.2 迎風格式
2.5 對流擴散方程
2.5.1 FTCS顯式格式
2.5.2 迎風顯式格式
2.5.3 隱式格式
2.6 二維空間差分格式
2.6.1 二維拋物型方程差分格式
2.6.2 二維雙曲型方程差分格式
2.6.3 二維差分格式的時間分裂法和ADI方法
2.7 有限差分法在流體力學中的應用
2.7.1 流函數(shù)—渦量法的差分解
2.7.2 速度—壓力法的差分解
2.7.3 采用流函數(shù)一渦量法的二維方形腔體流動模擬
2.7.4 二維瞬態(tài)不可壓縮粘性流動N-S方程數(shù)值求解方法的討論
習題
第3章有限元法
3.1 有限元法理論基礎
3.1.1 若干數(shù)學概念
3.1.2 加權(quán)余量法
3.1.3 變分原理
3.1.4 里茲(Ritz)法
3.2 有限元法簡介
3.2.1 有限元法基本思想
3.2.2 解域剖分
3.2.3 單元分析
3.2.4 總體合成與邊界條件處理
3.3 單元插值函數(shù)
3.3.1 插值函數(shù)的一般性質(zhì)
3.3.2 三角形單元
3.3.3 矩形單元
3.4 二維不可壓無粘性平行平板問圓柱繞流問題的有限元計算
3.4.1 無限流場中不可壓無粘性平面圓柱繞流問題的解析解
3.4.2 平行平板間圓柱繞流問題的提法及解域剖分
3.4.3 按加權(quán)余量法(伽遼金法)求解關(guān)于圓柱繞流的流函數(shù)定解問題
3.4.4 按變分法求解關(guān)于圓柱繞流的勢函數(shù)定解問題
3.4.5 以加密網(wǎng)格求解圓柱繞流的流函數(shù)定解問題的算例
3.4.6 求解圓柱繞流勢函數(shù)定解問題的算例
習題
第4章有限體積法
4.1 有限體積法的基本思想與特點
4.1.1 粘性流動控制方程的通用變量方程
4.1.2 有限體積法的基本思想、特點與建立離散方程的基本原則
4.2 對流—擴散問題的有限體積法
4.2.1 一維穩(wěn)態(tài)對流—擴散問題的有限體積法
4.2.2 一維瞬態(tài)對流擴散問題的有限體積法
4.2.3 二維瞬態(tài)對流擴散問題的有限體積法
4.2.4 二維穩(wěn)態(tài)對流擴散問題的離散方程
4.2.5 三維對流擴散問題的有限體積法
4.3 穩(wěn)態(tài)壓力—速度耦合問題的二維有限體積法
4.3.1 采用常規(guī)網(wǎng)格離散壓力梯度項時所遇到的問題
4.3.2 交錯網(wǎng)格技術(shù)
4.3.3 方程的離散
4.3.4 SIMPLE算法
4.3.5 SIMPLER算法
4.3.6 SIMPLEC算法
4.3.7 PISO算法
4.4 瞬態(tài)壓力—速度耦合問題的二維有限體積法
4.4.1 SIMPLE算法在瞬態(tài)問題中的應用
4.4.2 瞬態(tài)PISO算法
4.4.3 采用SIMPLE算法求解瞬態(tài)二維方腔流動問題
4.4.4 采用SIMPLE算法進行的二維方腔流動模擬
4.4.5 SIMPLE算法與流函數(shù)—渦量法和速度—壓力法算法特點對比討論
習題
第5章計算流體力學在帶纜遙控水下潛器系統(tǒng)中的應用
5.1 導管螺旋槳敞水水動力特性計算及常用數(shù)值分析方法討論
5.1.1 利用CFD商業(yè)軟件分析導管螺旋槳水動力特性
5.1.2 敞水導管螺旋槳幾種常用數(shù)值分析方法
5.2 CFD技術(shù)在帶纜遙控水下潛器系統(tǒng)動力與操縱控制問題中的應用
5.2.1 背景介紹
5.2.2 帶纜遙控水下潛器系統(tǒng)