边界元法在传热学中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:吴洪潭

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:2008-6

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787118056570

丛书系列:

图书标签:

• 学习
• 边界元法
• 传热学
• 数值分析
• 计算方法
• 工程应用
• 热传导
• 对流传热
• 辐射传热
• 数值模拟
• 有限元法

图书简介：传热学中的前沿数值方法探讨 书名： 传热学中的前沿数值方法探讨 作者： [此处留空，作者信息需根据实际情况填写] 出版社： [此处留空，出版社信息需根据实际情况填写] ISBN： [此处留空，ISBN信息需根据实际情况填写] --- 本书概述： 本书系统性地介绍了现代传热学研究中不可或缺的数值模拟技术，重点聚焦于那些能够有效解决传统解析方法和部分有限元方法难以处理的复杂传热问题的先进数值工具。本书旨在为从事传热传质、工程热物理、计算流体力学（CFD）以及相关交叉学科的研究人员、高级工程师和研究生提供一个深入、全面且具有实践指导意义的参考资料。 在当今高技术领域，从高效能源转换系统到微纳尺度的热管理，对精确预测和控制热流密度、温度场分布以及热边界条件的依赖性日益增强。然而，许多实际工程问题，如具有高度非线性材料特性、复杂几何边界、强对流或辐射耦合的系统，对数值方法的精度、稳定性和计算效率提出了严峻的挑战。《传热学中的前沿数值方法探讨》正是在此背景下应运而生，它并非仅仅停留在对基础数值方法（如有限差分法FDM）的复述，而是将视野投向了那些正在推动传热学前沿发展的关键技术。 主要内容结构与特色： 本书结构严谨，内容涵盖了从理论基础到实际应用的多个层次，主要围绕以下几个核心模块展开： 第一部分：传热学数值计算的挑战与背景 本部分首先回顾了经典传热学理论（傅里叶定律、牛顿冷却定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律）在工程实践中遇到的局限性。重点分析了在极端工况（如超高温、极低温、多孔介质、相变过程）下，传统网格划分方法和求解器稳定性所面临的固有难题。这为引入更高级的数值策略奠定了理论基础。 第二部分：基于网格重构与自适应的数值策略 在传热问题中，温度梯度剧烈变化的区域往往是计算误差累积的核心。本书深入探讨了如何通过动态或自适应网格技术来优化计算资源的分配。 1. 高分辨率格式与通量重建： 详细阐述了如迎风格式、紧致格式（Compact Schemes）在对流项离散中的应用，以及如何结合通量修正技术来提高界面处的精度，有效抑制数值耗散和振荡。 2. 非结构化网格生成与优化： 探讨了如何利用先进的网格生成算法（如Delaunay三角剖分、四面体划分）来适应高度复杂的几何形状，并讨论了网格质量对求解器收敛性和精度的敏感性。 第三部分：处理复杂边界与界面问题的先进方法 传热学中的许多关键问题涉及移动边界（如相变过程）、固-流体交界面，以及需要精确描述边界条件的复杂表面。 1. 相变传热的数值建模： 聚焦于潜热处理的数值技巧，包括等效热容法（Enthalpy Method）的稳定化处理，以及更精细的相场法（Phase-Field Method）在描述固液界面演化中的优势与挑战。 2. 浸入式边界方法（IBM）与边界处理： 详细讨论了浸入式边界方法如何处理与主体网格不匹配的固体边界，特别是在涉及复杂运动流体与固体相互作用（FSI）的传热问题中的应用，强调其在避免复杂网格重映上的效率。 第四部分：多物理场耦合与非经典传热机制的数值模拟 现代热工程往往涉及多重物理场的耦合，本书专门辟章论述了如何耦合求解传热、流场、电磁场甚至化学反应场。 1. 辐射传热的数值求解： 深入分析了用于求解普朗克方程的蒙特卡洛法（Monte Carlo Method）在处理非灰体、散射介质和复杂几何辐射耦合时的优势，并对比了有限体积辐射传输模型（如离散坐标法DOM、$S_N$方法）的适用范围。 2. 微纳尺度传热的新兴方法： 针对热扩散受限的微小尺度效应，本书介绍了如何应用分子动力学（Molecular Dynamics, MD）和玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation）的数值求解技术（如DSMC），以捕捉超越经典傅里叶定律的现象。 第五部分：并行计算与高性能求解器 面对超大规模的传热模拟任务，高性能计算（HPC）是必需的。本书探讨了如何优化求解器以适应大规模并行环境。 1. 预条件子的设计与优化： 详细介绍了针对稀疏线性系统（如由有限体积/有限元离散化产生的系统）的高效预条件子，如代数多重网格（AMG）和稀疏近似逆（SAI）预条件子，及其在加速迭代求解器收敛中的作用。 2. 领域分解与并行策略： 分析了如区域分解法（Domain Decomposition）在处理大规模三维瞬态传热问题时的负载均衡和通信效率优化策略。 本书的读者对象： 本书内容深度适中，既为初学者提供了必要的理论铺垫，更重要的是为中高级研究人员提供了解决实际工程难题的“工具箱”。特别适合于： 从事航空航天、核能、电子设备热设计、新能源技术（如燃料电池、储能系统）的研发工程师。 致力于计算传热学、计算流体力学方法论研究的研究生和青年学者。 需要将先进数值技术应用于复杂传热分析的工业界专业人士。 通过对这些前沿数值方法的深入剖析和实例演示，本书致力于提升读者运用现代计算工具解决复杂传热问题的能力，推动传热学研究向更精确、更高效的方向发展。

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**【第一段】** 最近入手了一本关于数值计算方法的书籍，虽然名字听起来有点学术，但内容实在是非常硬核，让人欲罢不能。这本书着重探讨了如何将数学模型与实际工程问题相结合，尤其是在处理复杂几何形状和非均匀材料属性时的挑战。它没有过多地纠缠于基础理论的推导，而是直接切入应用层面，通过大量精妙的算例展示了如何构建和求解边界积分方程。我特别欣赏它在算法实现上的细致讲解，很多教科书只是点到为止，但这本书却深入剖析了不同离散化技术的优缺点，以及如何选择合适的数值积分方案来保证计算精度和效率。对于那些希望从理论转向实践的工程师和研究生来说，这本书简直是打开了一扇新的大门，它提供了一套系统性的解决问题的框架，而不仅仅是孤立的公式堆砌。读完后，我感觉自己对工程数值模拟的理解上升到了一个新的层次。

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**【第四段】** 这本书的理论深度和广度都令人叹服，它成功地在基础数学原理和前沿计算技术之间架起了一座坚实的桥梁。我特别关注了书中关于高维问题的处理部分。随着工程复杂度的增加，如何有效地处理高维边界积分方程一直是数值模拟领域的瓶颈之一，而这本书提供了一些非常新颖且实用的降维技巧和快速算法。它的叙述风格严谨而不失灵动，公式推导过程清晰可见，但同时又兼顾了读者的直观理解。每章结尾的总结和展望部分，都为读者指明了未来研究的方向，让人读完后不仅解决了手头的问题，更能对该领域的发展趋势有所把握。对于希望深入研究数值计算理论的高级用户而言，这本书无疑是一本不可多得的参考资料。

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**【第二段】** 这本书的排版和逻辑结构简直是教科书级别的典范，读起来非常顺畅，丝毫没有晦涩难懂的感觉。作者似乎非常懂得读者的心理，总能在关键知识点之前做好充分的铺垫，确保读者能够平稳地过渡到更深层次的探讨中去。我特别喜欢它对“网格划分”这一环节的精辟论述。在很多数值方法中，网格的质量直接决定了计算结果的可靠性，而这本书不仅展示了如何生成高质量的边界离散化，还探讨了自适应网格细化策略在提高局部精度方面的巨大潜力。通过阅读其中的案例分析，我清晰地认识到，一个好的数值方法并非仅仅依赖于强大的计算机算力，更需要巧妙的数学建模和严谨的工程判断。这本书真正教会我的是如何“聪明地计算”，而不是“蛮力地逼近”。

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**【第五段】** 这是一本真正体现了“工具书”价值的书籍。它的价值不在于让你快速掌握一个特定的公式，而在于培养你运用数学工具解决复杂物理问题的思维方式。我欣赏它对不同边界条件的物理意义阐释得极其到位，例如，如何用数学语言精确描述绝热、对流或周期性边界对整体解的影响。书中对数值稳定性的讨论非常到位，清晰地解释了为什么某些离散化方案在特定几何构型下会失效，以及如何通过修改权重函数或采用混合方法来规避这些问题。对于长期从事计算物理工作的人来说，这本书的价值体现在它能帮助我们快速诊断和优化现有的数值代码，提高计算的鲁棒性和可靠性，真正实现从“会算”到“算得好”的转变。

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**【第三段】** 坦白说，初看目录时我还有些疑虑，担心这是一本过于偏重理论而缺乏工程实用性的著作。然而，这本书彻底打消了我的顾虑。它在介绍完核心的数学框架后，立刻转向了大量的工程实例，从热交换器的设计优化到电子元件的散热分析，每一个例子都紧密结合了现代工业的痛点。尤其令我印象深刻的是，作者没有回避实际计算中经常遇到的收敛性问题和病态矩阵的处理方法。书中分享的那些“经验之谈”和“陷阱规避”技巧，是你在标准教材里绝对找不到的宝贵财富。这些细节体现了作者深厚的工程实践背景，让这本书的价值远超了一般的学术专著，更像是一位资深专家手把手的指导。

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