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出版者:

作者:Deconinck, Herman (EDT)

出品人:

页数:893

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价格:2385.00

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isbn号码:9783540927785

丛书系列:

图书标签:

• 计算流体力学
• 流体动力学
• CFD
• 数值分析
• 传热
• 流体力学
• 工程
• 科学
• 模拟
• 2006

好的，这是一份关于《计算流体力学 2006》以外的、涵盖流体力学领域其他重要主题的图书简介，内容力求详实、专业，避免任何人工痕迹。 --- 现代流体力学前沿进展：从理论基础到先进数值方法 本书聚焦于流体力学领域的最新发展与跨学科应用，深入探讨了超越传统边界层理论和基础可压缩流动的核心议题，特别关注非牛顿流体、多相流、复杂几何形面上的湍流建模，以及高性能计算在流体问题求解中的集成应用。本书旨在为研究生、资深工程师和研究人员提供一个全面、深入的视角，以应对21世纪工程和自然界中日益复杂的流体动力学挑战。 --- 第一部分：流体力学基础的深化与拓展 本部分旨在巩固读者对经典流体力学方程的理解，并将其提升至更具挑战性的物理场景。 第一章：非线性偏微分方程组的解析与微扰方法 本章详细回顾了 Navier-Stokes 方程的数学结构，重点分析了其在特定简化条件下的解析解（如 Stokes 流、Creeping Flow），并引入了更高级的微扰方法。我们深入探讨了 薄层近似（Thin-Film Approximation） 在润滑学和微流控中的应用，以及 多尺度分析（Multiple Scales Analysis） 如何有效地处理具有显著差异时间或空间尺度的流动问题，如气动弹性中的颤振现象。着重讨论了如何利用 奇异摄动理论 来精确捕捉边界层内部的剧烈梯度变化。 第二章：复杂流体动力学：黏弹性与非牛顿行为 本章完全脱离了牛顿流体的假设，聚焦于具有内在结构或依赖于剪切历史的流体。 黏弹性流体本构方程： 详细介绍并对比了 Oldroyd-B、Phan-Thien-Tanner (PTT) 模型以及 Giesekus 模型。分析了这些模型在描述聚合物溶液、熔体以及某些生物流体中的剪切变稀、应力松弛和过冲现象。 非定常拉伸流动： 探讨了在高速拉伸或挤出过程中，黏弹性流体出现的“边缘升力”（Edge-Thickening）和“死角失效”（Dead-End Effect）等非线性不稳定现象的数值模拟挑战。 触变性与剪切增稠： 针对流体黏度随剪切速率或时间变化的现象，引入了流变学参数的测量方法及其对 CFD 模型输入的要求。 第三章：热力学与传热的跨领域集成 本章超越了简单的对流换热分析，关注于能量方程与流体力学耦合中的复杂物理机制。 辐射传热的耦合： 重点讨论了在高温或真空环境中，如航天器再入或工业炉内，如何将 离散坐标法 (Discrete Ordinates Method, DOM) 或 蒙特卡洛光线追踪法 (Ray Tracing) 准确地耦合到速度-压力求解器中，处理气体与粒子的辐射换热。 相变动力学： 深入研究了 界面捕捉技术 (Interface Tracking)，如水平集方法 (Level Set) 或相场法 (Phase-Field)，在模拟固-液、液-汽相变过程中的优势与局限性，尤其是在高过冷度或快速凝固速率下的挑战。 --- 第二部分：先进湍流模型与网格生成策略 本部分是理解高雷诺数流动稳定性和精度的关键。 第四章：超越 $k-epsilon$：高保真湍流模型 本章系统地回顾了雷诺平均 Navier-Stokes (RANS) 方法的局限性，并详细介绍了次一步的更高保真度模型。 剪应力输运 (SST) 模型详解： 对 SST $k-omega$ 模型，特别是其在逆压梯度和流动分离预测中的改进机制进行了详尽的数学推导和应用案例分析。 分离流与非平衡湍流： 讨论了 Reynolds Stress Model (RSM) 在处理高度三维、非均匀剪切流中的优势，并引入了 线性/非线性 RSM 闭包方案。 混合方法： 探讨了 混合 RANS/LES (Detached Eddy Simulation, DES) 方法的原理、过渡函数的选择及其在处理外场（RANS）与分离区（LES）的网格适应性要求。 第五章：大涡模拟 (LES) 的实现与挑战 LES 作为一种高成本但高精度的工具，本章深入其数值实现细节。 亚格子尺度 (SGS) 模型： 详细比较了 Smagorinsky 模型、动态 SGC 模型（如 V2F 模型）以及基于能量守恒的 SGS 模型。 处理壁面边界： 重点讨论了 壁面约束 LES (Wall-Modeled LES, WMLES) 与 全解析 LES (Fluent LES) 的选择标准，以及在处理近壁面湍流时对网格分辨率的严格要求。 第六章：适应性网格生成与几何处理 本章关注于如何为复杂问题构建有效的计算域。 非结构化网格的高级生成： 探讨了 四面体网格的质量控制，特别是如何使用 局部重构算法 来保证边界层内网格的平顺性和正交性。 移动与变形网格 (ALE)： 详细分析了 体积元法 (Volume of Fluid, VOF) 或 浸入边界法 (Immersed Boundary Method, IBM) 在处理动边界问题（如桨叶振动、血管流动）中的网格策略和时间步长限制。 --- 第三部分：高性能计算与逆向设计 本部分将视角转向如何利用现代计算资源解决优化和反演问题。 第七章：并行计算与内存优化 本章聚焦于将 CFD 求解器扩展至大规模并行环境（HPC）。 域分解技术： 深入分析 MPI (Message Passing Interface) 在三维结构网格和非结构化网格上的 区域划分策略，包括负载均衡和通信最小化技术。 内存管理与缓存效率： 讨论了 数据局部性 (Data Locality) 在有限体积法中的重要性，以及如何组织内存布局以最大限度地利用 CPU 缓存，从而加速迭代求解过程。 第八章：流体问题逆向工程与优化控制 本章涵盖了如何根据期望的流场结果来反推所需的几何形状或外部激励。 伴随方程方法 (Adjoint Methods)： 详细推导了伴随方程在线性化模型中的应用，用于高效计算目标泛函（如阻力、升力）对设计变量的梯度。探讨了其在翼型优化和热管理中的应用。 流场控制与数据同化： 介绍 卡尔曼滤波 (Kalman Filtering) 在将实验测量数据（如 PIV 结果）有效地融合到瞬态 CFD 模拟中，以修正模型初始条件或边界条件，从而实现更精确的实时预测或状态估计。 --- 本书通过对这些前沿和细分领域的深入探讨，为读者提供了一套完整的工具箱，用以驾驭当前工程和科学研究中最具挑战性的流体动力学问题。

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拿到这本书，第一感觉是它可能是一本相当“硬核”的学术专著，毕竟“Computational Fluid Dynamics”这个词本身就自带一种严谨和深奥的气息。我预想书中会充斥着大量的数学公式和理论推导，比如梯度、散度和旋度的定义，以及各种积分和微分方程的求解技巧。我特别关注的是，书中会不会详细讲解求解 Navier-Stokes 方程的各种数值算法，例如 MacCormack 方法、AUSM 格式、或者更先进的隐式求解技术。对于一个对CFD有初步了解的读者来说，能够理解这些数值方法的背后逻辑，知道它们各自的优缺点，以及在不同流动条件下如何选择合适的算法，将是极大的收获。此外，我还会留意书中对网格生成技术（如结构网格、非结构网格）的阐述，以及湍流模型（如 RANS、LES、DNS）的介绍。这些都是CFD应用的关键要素，如果书中能对这些内容有深刻的剖析，那这本书的价值就非同一般了。毕竟，2006年的技术水平，对于理解现代CFD的发展奠定了重要的基础。

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坦白说，《Computational Fluid Dynamics 2006》这个书名，让我有一种回溯经典的冲动。我猜测这本书可能不是侧重于最新的算法或者最前沿的理论，而是更倾向于梳理和总结CFD领域在2006年前后已经形成的一些经典理论和成熟方法。因此，我期待书中能够有对CFD发展历程的回顾，以及对那些奠定该领域基石的经典方程和理论的详细讲解。例如，关于离散化方法的起源和演变，以及不同方法的数学基础。我希望它能像一本“老派”的教科书一样，严谨、扎实，不追求花哨的技巧，而是着重于培养读者坚实的理论功底。如果书中能包含一些历史性的CFD应用案例，比如早期的航空器设计或者核反应堆流体分析，那将极具启发性。同时，我也希望书中能对CFD研究中存在的挑战和局限性进行客观的评价，比如计算成本、模型精度等问题，这能帮助读者更理性地看待CFD技术。

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从书名《Computational Fluid Dynamics 2006》来看，我猜测这本书可能是一部集合了当年业内专家智慧的论文集或者会议录。这样的书籍通常会聚焦于特定时间点上的研究热点和最新突破。因此，我希望能在这本书里看到一些关于当时新兴的CFD算法的讨论，比如针对复杂几何形体的自适应网格技术，或者是并行计算在CFD中的应用进展。我尤其对书中可能涉及到的某些特定领域的CFD研究感兴趣，比如生物流体力学，也就是模拟血液流动、呼吸过程等，亦或是天体流体力学，研究恒星和星系的形成过程。2006年，虽然很多技术还在起步阶段，但这些领域的前沿探索一定非常吸引人。我希望书中能够展示一些令人振奋的计算结果和可视化图像，让读者能够直观地感受到CFD在解决现实世界复杂问题中的强大力量。如果能看到一些关于模型验证和不确定性量化（UQ）的讨论，那就更完美了，因为这是确保CFD结果可靠性的重要环节。

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这本书的厚度让我有点犹豫，但名字《Computational Fluid Dynamics 2006》暗示着它可能是一部包罗万象的入门级指南，或者是对该领域某个核心主题的深入探讨。我倾向于它能提供一个系统的学习路径，从最基础的流体力学概念开始，逐步引入数值方法。我期待书中能包含大量的插图和图表，帮助理解抽象的数学模型和计算过程。例如，关于边界条件的处理，流动分离的模拟，以及激波的捕捉等，如果能配以直观的图形解释，将大大降低学习难度。同时，我也希望书中能提及一些经典的CFD求解器，比如FLUENT、CFX或者OpenFOAM，并且探讨它们在不同应用场景下的优势和局限性。对于初学者而言，了解有哪些工具可以使用，以及如何选择合适的工具，是非常重要的。2006年的出版时间，也意味着书中可能包含了当时一些被广泛使用的CFD教学案例，这些案例可以帮助我快速上手，并巩固所学的知识。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的，深邃的蓝色背景，加上跃动的橙色流体模拟图像，立刻勾起了我对流体力学神秘世界的兴趣。我一直对如何用计算机来模拟和理解复杂的流体行为感到好奇，尤其是在航空航天、汽车设计以及天气预报等领域，CFD（计算流体力学）的应用可以说是无处不在。这本书的题目《Computational Fluid Dynamics 2006》让我联想到，它可能收录了当时在该领域最前沿的研究成果和技术进展。我期待它能深入浅出地介绍CFD的基本原理，比如纳维-斯托克斯方程的数值求解方法，以及各种离散化技术，如有限差分法、有限体积法和有限元法。另外，我也希望书中能包含一些实际应用的案例分析，比如如何模拟飞机翼型的气动性能，或者预测河流的洪水泛滥情况。考虑到出版年份是2006年，书中可能还会涉及一些当时主流的CFD软件和计算平台的介绍，虽然现在技术发展日新月异，但了解历史也是很有价值的。总的来说，这本书在我眼中，更像是一扇通往流体动力学计算世界的窗口，我迫切希望能通过它，洞察这个充满挑战和魅力的领域。

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