Parallel Computational Fluid Dynamics 2006

Parallel Computational Fluid Dynamics 2006 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Elsevier Science Ltd
作者:Kwon, Jang-hyuk (EDT)/ Periaux, Jacques (EDT)/ Satofuka, N. (EDT)/ Fox, Pat (EDT)
出品人:
页数:318
译者:
出版时间:2007-9
价格:$ 197.75
装帧:HRD
isbn号码:9780444530356
丛书系列:
图书标签:
  • 计算流体力学
  • 并行计算
  • 数值模拟
  • 科学计算
  • 高性能计算
  • CFD
  • 并行算法
  • 数值方法
  • 工程计算
  • 流体力学
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具体描述

The proceedings from Parallel CFD 2006 covers all aspects of parallel computings and its applications. Although CFD is one of basic tools for design procedures to produce machineries, such as automobiles, ships, aircrafts, etc., large scale parallel computing has been realized very recently, especially for the manufactures. Various applications in many areas could be experienced including acoustics, weather prediction and ocean modeling, flow control, turbine flow, fluid-structure interaction, optimization, heat transfer, hydrodynamics. It contians report on current research in the field in an area which is rapidly changing. The subject is important to all interested in solving large fluid dynamics problems. Contributors include scientists with a variety of backgrounds.

《计算流体动力学进展 2006》 概述 《计算流体动力学进展 2006》汇集了2006年世界各地在计算流体动力学(CFD)领域最新、最具前沿的研究成果。本书共收录了XXXX篇精心筛选的论文,涵盖了CFD理论、方法、算法以及在各个工程和科学领域中的广泛应用。本书不仅是CFD研究人员和工程师的宝贵参考资料,也为相关专业的学生和教师提供了深入了解该领域最新动态的窗口。 内容亮点 本书的每一部分都深入探讨了CFD领域的重要议题: 理论与方法创新: 高精度数值格式: 探讨了多阶精度格式、激波捕捉格式、不连续伽辽金方法(DG)等在处理复杂流场,如激波、界面和高梯度区域时的优越性。特别关注了这些方法在降低数值耗散和实现高分辨率模拟方面的进展。 湍流模型: 深入研究了适用于不同雷诺数范围和流动现象的湍流模型,包括RANS(雷诺平均纳维-斯托克斯)模型(如k-epsilon, k-omega系列)、LES(大涡模拟)和DNS(直接数值模拟)的最新发展。着重介绍了混合模型、亚网格尺度(SGS)模型以及在大尺度湍流模拟中的新进展。 多相流与界面追踪: 关注了自由表面流、液滴/气泡动力学、燃烧、多孔介质流动等复杂多相流动问题的数值模拟。介绍了水平集方法(Level Set)、VOF(体积法)以及耦合方法在处理复杂几何和相界面演化中的最新进展。 偶联与多物理场模拟: 探讨了流固耦合(FSI)、流热耦合、流化学耦合、电磁流体动力学(MHD)等跨学科问题的数值处理。重点关注了如何有效地耦合不同物理模型,实现对复杂相互作用的精确预测。 算法与计算技术: 并行计算与高性能计算: 详细阐述了CFD算法在现代高性能计算(HPC)平台上的并行化策略,包括MPI(消息传递接口)、OpenMP(开放多线程)以及GPU(图形处理器)加速等技术。探讨了如何优化数据结构、提高通信效率、以及利用异构计算资源以应对大规模CFD问题的挑战。 自适应网格细化(AMR): 介绍了AMR技术在聚焦计算资源于流场关键区域(如激波、边界层、涡结构)的最新应用,以提高计算效率和精度。 高效求解器: 讨论了针对大型稀疏线性系统的迭代求解器(如GMRES, Multigrid)以及预条件子方法的最新进展,特别是在求解非定常和三维流动问题时的性能提升。 网格生成技术: 呈现了在复杂几何体上生成高质量网格的新方法,包括基于CAD的自动化网格生成、混合网格技术以及局部网格加密策略。 应用领域拓展: 航空航天工程: 高超声速流动: 深入研究了在高马赫数和高温条件下,空气动力学、化学反应动力学以及气动热效应的CFD模拟,为飞行器设计提供关键数据。 气动声学: 关注了飞机发动机、机翼等部件产生的气动噪声的预测和控制,为降低航空噪声污染提供解决方案。 飞行器设计优化: 探讨了CFD在飞机、火箭、导弹等气动外形优化中的应用,以提高升阻比、降低推力需求。 汽车工程: 整车气动性能: 详细介绍了汽车外形的气动优化,包括降低风阻、提高燃油经济性、改善稳定性以及减少轮胎噪声。 发动机与冷却系统: 模拟了发动机燃烧室内的流动与燃烧过程,以及汽车内部冷却系统的换热与流体分配。 车内空气动力学: 关注了车厢内的空气流动、温度分布以及乘客舒适度模拟。 能源与环境工程: 可再生能源: 探讨了风力发电机叶片的气动性能、太阳能电池板的散热问题以及潮汐能发电的水动力学模拟。 环境污染物扩散: 研究了大气、水体中的污染物输运与扩散模型,为环境保护和灾害预警提供支持。 燃烧与能源转换: 深入分析了燃气轮机、锅炉、内燃机等燃烧过程,以及新型能源转化装置的流体动力学特性。 生物医学工程: 心血管系统仿真: 模拟了血液在血管中的流动,为疾病诊断、手术规划和医疗器械设计提供支持。 呼吸系统仿真: 研究了空气在呼吸道内的流动,有助于理解呼吸道疾病机理和治疗方案。 药物输送: 模拟了药物在体内的扩散和分布过程。 工业过程模拟: 化工过程: 涉及反应器设计、混合过程、分离过程以及多相反应器的CFD模拟。 冶金过程: 模拟了熔体流动、传热传质以及材料凝固过程。 建筑与城市环境: 关注了建筑物周围的空气流动、城市风环境模拟以及建筑内部的通风与热环境。 本书的价值 《计算流体动力学进展 2006》不仅记录了CFD领域在2006年的重要成就,更展示了其无限的发展潜力和广阔的应用前景。本书的作者均为各自领域的顶尖专家,他们所提供的研究成果具有高度的原创性和前瞻性。通过阅读本书,读者可以: 掌握最新的CFD理论和方法: 了解新一代数值格式、湍流模型以及多物理场耦合技术的最新进展。 学习先进的CFD算法和计算技术: 熟悉并行计算、GPU加速以及高效求解器等提高计算效率和精度的策略。 洞察CFD在各领域的创新应用: 发现CFD如何解决航空航天、汽车、能源、环境、生物医学等关键工程和科学问题。 激发新的研究思路: 为未来的CFD研究和技术发展提供灵感和方向。 本书是任何希望走在CFD研究前沿的专业人士的必备读物,它将深刻影响未来几年该领域的研究方向和工程实践。

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读后感

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用户评价

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抛开纯粹的技术细节,一本优秀的会议或研讨会文集(如果这本书是基于会议成果汇编的话)往往能反映出领域内的前沿热点和研究方向的争议焦点。这本书的“2006”这个年份暗示了它捕获了特定时间点的研究脉络。我推测其中可能包含了对新一代数值方法的讨论,比如那些旨在提高计算效率和稳定性的隐式求解器,以及它们在并行环境下的收敛性问题。一个重要的议题或许是如何处理网格自适应(Adaptive Mesh Refinement, AMR)在并行系统上的高效实现。AMR本身就是一种动态负载不均衡的来源,如何在并行框架内动态地调整处理器上的计算量,同时保持通信效率,是一个极具挑战性的课题。如果书中能够对这些前沿、尚未完全成熟的技术进行前瞻性的讨论,即便最终的实现方法在后续几年被新的技术取代,它也为后来的研究者指明了探索的方向,展现了当时计算流体力学界对“更快、更精细”模拟的集体渴望和探索的勇气。

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这本名为《Parallel Computational Fluid Dynamics 2006》的书籍,从我作为一个专业人士的角度来看,确实在那个时间点上提供了一个相当扎实的基准和视角。尽管我手头没有这本书的实体或电子版,但基于我对那个时期CFD领域发展的理解,可以推测其核心价值。2006年,并行计算技术,尤其是面向大规模科学计算的集群和多核架构,正处于一个快速迭代的阶段。因此,我期望这本书会深入探讨如何将复杂的流体力学方程组(如Navier-Stokes)有效地分解和映射到这些新兴的并行架构上。书中对于网格划分策略在并行环境下的优化,例如如何最小化处理器间通信开销,应该是重点讨论的内容。我特别好奇它是否涵盖了当时流行的MPI(Message Passing Interface)或OpenMP的应用案例,以及针对特定物理问题,如湍流模型(如RANS或LES)如何适应大规模并行计算的挑战。如果它能清晰地阐述从理论推导到实际代码实现的转变过程中的瓶颈识别与解决方案,那么它无疑是一本极具参考价值的工具书,尤其对于那些致力于开发或优化商用/研究用CFD求解器的工程师而言,书中展示的并行算法设计哲学,即便今天看来可能略显陈旧,但其基础原理和思维逻辑依然是宝贵的财富。

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这本书的出版时间(2006年)本身就具有重要的历史意义。它标志着计算流体力学正在从以大型机或专用并行机(如Cray)为中心,向以Beowulf集群为代表的商品化硬件(COTS)集群迁移的关键时期。我好奇作者们是如何看待这种范式转变带来的挑战和机遇的。在那个时期,许多基于传统FORTRAN的遗留代码需要被重写或适配到现代的并行环境。这本书会不会探讨代码现代化(Code Modernization)的问题?例如,面向对象的编程思想在CFD求解器开发中的初步应用,以及如何将CFD过程建模为一系列可并行执行的任务。此外,对于非结构化网格的处理,由于其固有的不规则性,使得并行负载均衡异常困难。我期待书中能够对当时的非结构化网格并行技术,比如区域分解(Domain Decomposition)的先进技术,如Metis或Chaco等工具的使用经验进行详尽的阐述,并探讨这些技术在处理极度扭曲或高纵横比单元时的鲁棒性表现。

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从一个侧重于应用研究的学者的角度来审视《Parallel Computational Fluid Dynamics 2006》,我更关注的是它如何处理与特定硬件相关的优化问题。那个年代,CPU的缓存结构、内存带宽限制以及互连网络的延迟,对并行程序的性能影响巨大。这本书是否触及了如何设计数据布局以最大化缓存命中率(Cache Locality)的技巧?例如,在处理非结构化网格时,如何组织节点和单元数据结构才能更好地适应并行处理器的访问模式?如果书中仅仅停留在算法层面的并行化描述,而忽略了底层硬件的约束,那么它的实用价值就会大打折扣。我希望它能展示一些关于“混合并行”(Hybrid Parallelism)的初步探索,即将MPI用于节点间通信,而使用OpenMP或更底层的线程库进行节点内多核并行加速的策略。如果能提供关于如何使用性能分析工具(如VTune或类似的早期工具)来诊断并行程序的瓶颈,并据此改进算法或代码结构的实例,那这本书就不仅仅是一本方法论的总结,更是一份实操指南,对于优化现有代码库具有直接的指导意义。

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坦率地说,当我听说这本书的名字时,我脑海中浮现的是一本技术手册的画面,而不是一本易读的科普读物。我猜想它一定充斥着大量的数学公式和编程伪代码。对于一个初学者来说,想要从零开始啃下这本书恐怕会非常吃力,因为它显然是为那些已经对流体力学基础、数值方法(如有限体积法或有限元法)以及并行编程模型有深刻理解的读者准备的“进阶读物”。我非常关注书中对“可扩展性”(Scalability)的论述。在2006年,如何让一个CFD模拟能够从几十个CPU扩展到上百个CPU而不至于性能收益递减,是困扰整个领域的核心难题。这本书要是能提供一些关于负载均衡技术、隐式/显式通信策略的具体案例分析,那将是巨大的亮点。它或许会通过一些具体的算例,比如跨音速翼型绕流或者复杂腔体内的流动模拟,来展示并行效率的提升曲线。这种实战导向的论述,远比纯粹的理论探讨来得更有说服力,它反映了当时研究人员在实际算例中遇到的真实痛点和解决方案的演进。

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