汽车空气动力学数值计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京理工大学出版社

作者:傅立敏

出品人:

页数:184

译者:

出版时间:2001-1

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787810457279

丛书系列:

图书标签:

• 计算力学5
• 汽车空气动力学
• 数值计算
• CFD
• 流体力学
• 汽车工程
• 计算流体力学
• 空气动力学
• 汽车设计
• 仿真
• 传热学

好的，以下是一份关于“汽车空气动力学数值计算”的图书简介，内容详尽，旨在突出该领域的核心技术与应用，同时避免提及原书名或任何AI生成痕迹。 --- 图书简介： 主题聚焦：现代汽车空气动力学与计算流体力学（CFD）的深度融合 本专业著作致力于全面、系统地阐述汽车空气动力学分析与设计的核心原理、先进的数值方法以及工程实践中的关键技术。在当前汽车工业追求极致能效、稳定性和驾驶性能的时代背景下，对车辆外形的精确气动性能评估已成为决定产品竞争力的关键因素。本书旨在为汽车工程师、空气动力学研究人员以及相关领域的高年级本科生和研究生提供一个坚实的理论基础与实用的技术指南。 第一部分：理论基础与流场物理 本书首先回顾了空气动力学的基本概念，重点聚焦于汽车运动中涉及的复杂流动现象。我们将深入探讨边界层理论、湍流模型在汽车周围流动模拟中的应用，以及汽车运动状态（如不同行驶速度、侧风条件、车轮转动）对气动特性的影响。 汽车气动特性基础： 详细解析升力、阻力（形状阻力、摩擦阻力、干扰阻力）的物理机制，并介绍如何通过实验风洞数据校准理论模型。 流场分离与再附着： 针对汽车尾流区（Wake Region）的形成、发展和控制进行深入分析，这是降低整体阻力的核心挑战。我们将剖析车顶、车尾扰流板和扩散器如何影响尾流结构。 湍流建模的精度挑战： 重点比较雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型（如$k-epsilon$、$k-omega$ SST）在捕捉汽车外部流动分离点和压力梯度方面的适用性与局限性。同时，引入大涡模拟（LES）和分离涡模拟（DES）在获取高保真瞬态气动数据方面的潜力。 第二部分：计算流体力学方法论 本部分是全书的技术核心，详细介绍了用于解决汽车气动问题的数值求解器和网格生成技术。我们强调从理论推导到实际操作的无缝衔接。 控制方程的离散化： 深入讲解有限体积法（FVM）在处理纳维-斯托克斯方程上的优势，包括空间和时间离散格式的选择（如一阶、二阶精度格式）。 网格生成策略： 汽车外形问题的网格划分是决定计算效率和精度的关键步骤。本书详细介绍了结构化网格、非结构化网格和混合网格的生成技术。特别关注近壁面处理，如$y^+$值的精确控制，以确保湍流模型的正确应用。同时，介绍动态网格技术在模拟悬挂运动或可动部件（如主动扰流板）时的应用。 求解器技术与收敛性控制： 阐述压力-速度耦合算法（如SIMPLE、PISO）的原理，讨论稳态与瞬态求解的收敛标准、欠松弛技术的应用，以及如何通过迭代策略优化计算资源消耗。 第三部分：复杂流动机理与耦合分析 现代汽车空气动力学远非简单的外部定常流动模拟，本书随后转向更复杂的、涉及多物理场耦合和动态过程的分析。 车轮与地面效应的耦合： 模拟旋转车轮对周围流场的影响是至关重要的。我们将介绍如何耦合车轮的旋转运动（Moving Wall Boundary Conditions）与地面效应，分析车轮罩内部的压力分布和对整体阻力的贡献。 热管理与气动耦合： 探讨发动机冷却、电池热管理系统（BTMS）与外部气动布局的集成设计。介绍如何利用CFD模拟冷却进气道和出风口的流量分配，优化热交换效率，同时最小化对整体阻力的不利影响。 跨声速流动考虑： 尽管大多数乘用车运行速度低于音速，但在赛车运动或特殊情况下，局部区域可能出现马赫数接近或超过1的情况。本书将简要介绍如何处理激波的捕捉与处理。 第四部分：工程应用与优化设计 最后，本书将理论和方法论应用于实际的汽车设计流程，强调如何利用CFD结果指导工程决策。 性能指标的提取与后处理： 详细讲解如何从大量的计算结果中准确、可靠地提取气动力系数、表面压力分布、流线图和涡量场。强调数据可视化技术在揭示物理现象中的作用。 气动优化方法： 介绍基于设计变量（Design Variables）的参数化建模技术，并结合优化算法（如遗传算法、伴随方法）实现气动外形的反向设计。讨论如何平衡阻力、升力、侧倾力矩等多个目标函数之间的权衡（Pareto Fronts）。 全尺寸（Full Scale）模拟的挑战与验证： 讨论从模型到全尺寸车辆尺度的外插问题（Scale Effects），以及如何将CFD结果与风洞试验、道路测试数据进行系统性的不确定度量化和验证。 读者对象： 本书内容覆盖面广，从基础物理到尖端计算技术，非常适合汽车性能部门的设计工程师、航空航天工程师、从事交通工具流体力学研究的科研人员，以及希望深入理解现代气动设计流程的专业人士。阅读本书需要具备基本的流体力学和高等数学背景。

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读完《汽车空气动力学数值计算》这本书，我最大的感受是作者的“匠心”。他不是在写一本教科书，而是在分享他对汽车空气动力学数值模拟这个领域的深刻理解和丰富实践经验。书中对各种数值算法的介绍，比如有限体积法、有限差分法的原理和适用范围，虽然有一些数学背景要求，但作者通过大量的对比分析，让我理解了这些方法的优缺点以及在不同场景下的选择依据。最让我印象深刻的是，书中对模型不确定性量化（UQ）的讨论，作者详细介绍了如何评估CFD模拟结果的可靠性，以及如何在设计过程中考虑这些不确定性。这对于我这种需要对模拟结果负责的工程师来说，简直是及时雨。书中的案例研究非常丰富，从简单的翼型升阻力计算，到复杂的整车外形优化，都给出了详细的流程和关键点提示。特别是关于汽车尾翼和扩散器设计的研究，作者不仅展示了如何通过数值模拟来优化其气动性能，还探讨了这些设计对车辆稳定性的影响。这本书让我看到了数值计算在汽车工程领域的强大潜力，也让我对未来汽车设计的发展有了更清晰的预判。

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我原本以为一本关于“数值计算”的书籍会枯燥乏味，但《汽车空气动力学数值计算》这本书彻底改变了我的看法。作者的写作风格非常独特，他仿佛是一位经验丰富的工程师，在向新手传授秘诀。书中并没有过多地强调理论推导的严谨性，而是更注重实操层面的经验分享。例如，在讲解如何利用CFD模拟来优化车身外形以降低风阻时，作者详细介绍了如何通过迭代计算和设计空间探索来找到最优解。他甚至分享了一些在实际项目中遇到的“坑”，以及如何通过调整参数来规避这些问题。书中的案例分析非常贴近实际，比如针对不同车型的进气口设计、后视镜造型对气动噪声的影响等，这些都是我们在日常驾驶中会感知到的。我尤其喜欢书中关于“虚拟风洞”搭建的章节，作者不仅解释了如何设置风洞的尺寸、来流速度，还深入探讨了如何模拟真实的道路环境，例如考虑地面效应和周围车辆的影响。虽然有些章节的数学推导我可能没有完全理解，但凭借作者提供的清晰思路和丰富图示，我依然能够把握住核心要点。这本书让我深刻体会到，数值计算并非是冰冷的数学游戏，而是驱动汽车设计进步的关键力量。

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《汽车空气动力学数值计算》这本书的结构非常清晰，作者循序渐进地引导读者进入空气动力学数值计算的世界。从基础的流体动力学方程讲起，到各种数值离散方法的介绍，再到实际的CFD软件应用，每一个环节都安排得恰到好处。我特别喜欢书中关于“网格质量”的章节，作者通过大量的图示，生动地展示了不同质量的网格对计算结果的影响，并提供了提高网格质量的实用技巧。这对于我在实际操作中避免一些常见的错误非常有帮助。此外，书中对求解器设置的详细讲解，包括收敛准则、时间步长选择等，也让我受益匪浅。我过去在进行CFD模拟时，经常会因为这些设置不当而导致计算不稳定或收敛困难。这本书就像一位经验丰富的导师，耐心地解答了我心中的疑惑。书中还讨论了如何利用CFD结果来优化汽车的空气动力学性能，例如降低风阻、增加下压力、改善冷却效率等，这些内容都紧密联系实际工程需求，非常有价值。

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这本《汽车空气动力学数值计算》读起来就像翻阅一本详尽的工程日志，作者并没有试图用华丽的辞藻去包装那些复杂的公式和模型，而是直接将读者带入到计算流体动力学（CFD）的实际应用场景中。书中对各种风洞实验数据的解读和与数值模拟结果的比对分析，给了我非常直观的理解。尤其是在讲述如何处理边界条件和网格划分时，作者通过列举不同车型（从轿车到卡车）的案例，详细阐述了不同情况下网格精细度和拓扑结构的优化策略，这对于实际工程项目非常有指导意义。我特别欣赏书中关于湍流模型选择的部分，作者并没有简单地罗列各种模型的优缺点，而是结合实际案例，分析了不同模型在预测升力、阻力以及侧风响应时的精度差异，并给出了选择建议。此外，书中对计算资源的优化和并行计算的介绍，也让我对如何高效地进行大规模CFD模拟有了更深刻的认识。虽然书中涉及大量数学公式，但作者通过清晰的图表和流程图，使得这些复杂的概念易于理解。读完这本书，我感觉自己仿佛参与了一次真实的汽车空气动力学设计过程，对数值计算在汽车研发中的作用有了全新的认识。

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这本书《汽车空气动力学数值计算》给我的感觉，就像是打开了一扇通往汽车设计“黑匣子”的大门。作者并没有回避那些令人望而生畏的数学公式，而是巧妙地将其融入到实际问题的解决过程中。他以一种非常接地气的方式，解释了为何在汽车设计中，单纯依靠经验和物理风洞实验已经不足够，而CFD计算的重要性日益凸显。书中关于网格无关性研究的章节，详细阐述了如何判断网格密度是否足够，以及如何通过网格收敛性分析来保证计算结果的准确性。这对于我这个初学者来说，是极其宝贵的经验。作者还分享了许多在实际工程中遇到的挑战，比如如何模拟复杂车身表面的流动分离，以及如何准确预测发动机舱内的热管理问题。他提出的各种解决方案，如多相流模拟、非定常流动模拟等，让我对CFD的应用范围有了更深的认识。读这本书，我感觉自己不再是被动地接受知识，而是积极地参与到解决问题的过程中，这种学习体验非常棒。

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