計算流體力學基礎

本教材由3部分組成。第1部分介紹了計算流體力學的基本思想和基本原理，詳細討論了流體力學的基本方程，以有限體積法求解管道流動問題為例詳細介紹了偏微分方程的離散方法，包括有關的基本概念和求解流動問題的一些常用數值方法。第2部分主要討論典型的流動基於有限體積法的求解過程，包括擴散問題的有限體積法求解過程、對流擴散問題的有限體積法求解過程，定常流壓力與速度耦合求解算法和離散方程求解方法。第3部分討論了CFD商業軟件在幾個流體問題中的應用。在算例中採用了不同的求解方法求解湍流模型和網格分佈等問題，以加深對計算流體力學數值方法的理解。本書可供本科高年級學生實用，同時也適用於研究生先期階段的CFD課程教學。 ^[1] 

第１ 章　 計算流體力學基本原理 . ００１

１.１　 計算流體力學簡介.００１

１.２　 計算流體力學的離散化方法 ００２

１.３　 基於有限體積法的一維管道流動算例 ００４

１.４　 小結 ０１３

第２ 章　 流體力學的控制方程組 . ０１４

２.１　 基本概念 ０１４

２.２　 連續性方程 . ０１７

２.３　 動量方程 ０１８

２.４　 能量方程 ０２１

２.５　 歐拉方程和納維爾 －斯托克斯方程分類 . ０２３

２.６　 小結 ０２３

第３ 章　 流動控制方程的有限體積法求解 . ０２４

３.１　 引言 ０２４

３.２　 有限體積法求解過程簡介 . ０２５

３.３　 一維問題擴散方程的有限體積法 ０２７

３.４　 一維對流擴散問題的有限體積法 ０３４

３.５　 小結 .. ０４５

第４ 章　 定常流壓力與速度耦合求解算法 . ０４６

４.１　 ＣＦＤ 數值計算的主要方法 ０４７

４.２　 交錯網格 . ０４７

４.３　 動量方程 . ０４９

４.４　 ＳＩＭＰＬＥ 算法. ０５２

４.５　 ＳＩＭＰＬＥ 算法實例 ０５６

４.６　 小結 ０６５

第５ 章　 湍流模擬方法.０６７

５.１　 湍流的基本特徵 ０６７

５.２　 直接數值模擬方法.０７０

５.３　 大渦模擬方法 ０７３

５.４　 雷諾平均 Ｎ － Ｓ 方程模型 ０７５

５.５　 常用的湍流模型 ０７７

５.６　 小結 ０８５

第６ 章　 網格生成技術.０８６

６.１　 簡介 ０８６

６.２　 網格生成策略 ０８７

６.３　 自適應網格 . ０９３

６.４　 網格生成技術的發展趨勢 ０９４

６.５　 小結 ０９５

第７ 章　 邊界條件處理.０９６

７.１　 概述 ０９６

７.２　 進出口邊界條件處理 . ０９７

７.３　 固體壁面邊界條件處理 １００

７.４　 常壓邊界條件、 對稱邊界條件和週期或循環邊界條件 １０５

７.５　 小結 １０７

第８ 章　 ＣＦＤ 數值模擬應用實例 . １０８

８.１　 平板流動的數值模擬 . １０８

８.２　 繞翼型的不可壓縮流與可壓縮流 １３６

８.３　 噴管內部的非定常流動 １７１

８.４　 三角翼外部繞流的數值模擬 . １９８

８.５　 不同雷諾數下繞圓柱流動 ２１８

８.６　 小結 ２３４

吳小勝，北京理工大學工學博士，1979年10月出生。主要從事飛行器氣動設計、複雜流動數值模擬方面工作，主持過國防973專題以及多個裝備預研基金和基礎研究基金；參與多項國家自然科學基金與彈箭型號的研製工作，獲得多個兵器工業總公司國防科技成果。出版了專著《彈箭旋轉空氣動力效應》，譯著《航空航天科技出版工程-流體動力學與空氣熱力學》和教材《空氣動力學》等。以作者在學術期刊發表論文20餘篇。