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計算流體力學大串講(輕鬆解鎖CFD從公式到代碼的奇妙之旅)

  • 作者：編者:田東|責編:胡俊英
  • 出版社：人民郵電
  • ISBN：9787115667045
  • 出版日期：2025/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：212
人民幣：RMB 79.8 元      售價：元
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內容大鋼
    計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一門交叉學科，融合了流體力學、數值分析與電腦技術，致力於通過數學建模和數值模擬解決複雜流體流動問題。它不僅推動了航空航天、機械工程、能源開發等領域的技術進步，也為現代科學研究提供了強有力的支持。本書以深入淺出的方式，系統闡述了計算流體力學的基本理論與核心方法，旨在為讀者開啟一扇通往流體模擬世界的大門。
    全書共分8章，內容層層遞進。第1章從動力學基礎出發，引入流體力學的基本概念。第2章深入探討連續性方程、動量方程與能量守恆方程等偏微分方程的推導與特性。第3章聚焦計算區域與控制方程的離散化方法。第4、5章分別介紹有限差分法、有限體積法及代數方程組的求解技術。第6?8章則圍繞擴散問題、對流-擴散問題及壓力-速度耦合問題展開詳細討論。
    本書適合高校相關專業的本科生與研究生作為參考教材使用，也可供科研人員和工程技術人員參閱。無論是初學者還是有一定基礎的讀者，都能從本書中獲得有用的理論知識和可借鑒的實踐方法。
作者介紹
編者:田東|責編:胡俊英
    田東     長期專註于流體力學與傳熱領域的研究，從2017年開始在B站陸續講授傳熱學、工程熱力學、流體力學等考研課程，幫助幾千名學生以高分考上研究生。從2021年開始陸續推出「計算流體力學湍流模型大串講」「OpenFOAM基礎入門教程」等課程，累計播放量達200萬人次。
目錄
第1章  動力學基礎
  1.1  金風玉露一相逢，便勝卻人間無數
  1.2  質量流量和體積流量
  1.3  泰勒展開
  1.4  子非魚，安知魚之樂—歐拉法和拉格朗日法
第2章  大自然的秘密—偏微分方程
  2.1  連續性方程
    2.1.1  連續性方程的推導
    2.1.2  可壓縮、定常流動連續性方程
    2.1.3  不可壓縮流體連續性方程
    2.1.4  物質導數（運動流體微團的時間變化率）
    2.1.5  連續性方程非守恆形式（選學）
    2.1.6  速度散度及其物理意義（選學）
  2.2  動量方程推導
    2.2.1  應力形式的N-S方程
    2.2.2  正常形式的N-S方程
    2.2.3  向量形式的N-S方程
    2.2.4  守恆形式的N-S方程
  2.3  能量守恆方程
    2.3.1  簡單形式的能量方程
    2.3.2  嚴格形式的能量方程
  2.4  流動與傳熱微分方程
    2.4.1  流動與傳熱通用微分方程的通用形式
    2.4.2  流動與傳熱通用微分方程的各種具體形式
  2.5  微分方程的分類與特性
    2.5.1  常微分方程
    2.5.2  偏微分方程
    2.5.3  線性和非線性方程
    2.5.4  擬線性偏微分方程
    2.5.5  偏微分方程的分類
    2.5.6  不同類型偏微分方程的性質及其對CFD數值解的影響
  2.6  偏微分方程小結
第3章  計算區域與控制方程的離散化
  3.1  哲學家笛卡兒—CFD離散和連續
  3.2  代數和微分之間的切換
    3.2.1  一階導數和代數的切換
    3.2.2  二階導數和代數的切換
  3.3  CFD的基本求解思想
    3.3.1  解析解（精確解、分析解）與數值解（近似解）的概念
    3.3.2  求解域的離散化（畫網格）
    3.3.3  網格簡介
  3.4  常用微分方程轉變成代數方程的方法
第4章  初識有限差分法和有限體積法
  4.1  有限差分法
    4.1.1  有限差分法基礎
    4.1.2  差分方程
    4.1.3  顯式格式與隱式格式
  4.2  誤差與CFL條件
    4.2.1  誤差
    4.2.2  CFL條件（庫朗數）

  4.3  初探有限體積法
    4.3.1  高斯定理
    4.3.2  有限體積法的基本思想
第5章  代數方程組的求解
  5.1  直接解法
    5.1.1  高斯消元法
    5.1.2  TDMA
  5.2  迭代解法
    5.2.1  雅可比迭代
    5.2.2  高斯-賽德爾迭代
    5.2.3  超鬆弛迭代和欠鬆弛迭代
    5.2.4  塊迭代（選學）
    5.2.5  交替方向迭代法
第6章  典型擴散問題的有限體積法
  6.1  一維穩態擴散問題（導熱問題）的有限體積法
    6.1.1  無內熱源一維穩態導熱問題
    6.1.2  有內熱源一維穩態導熱問題
  6.2  二維穩態擴散問題（導熱問題）的有限體積法
  6.3  三維穩態擴散問題（導熱問題）的有限體積法
  6.4  穩態擴散問題小結
  6.5  典型非穩態擴散問題的有限體積法
    6.5.1  一維非穩態擴散問題（導熱問題）
    6.5.2  二維非穩態擴散問題（導熱問題）
    6.5.3  三維非穩態擴散問題（導熱問題）
第7章  對流-擴散問題的有限體積法
  7.1  一維穩態對流-擴散問題的有限體積法
  7.2  常用離散格式及其特性
    7.2.1  中心差分格式
    7.2.2  離散格式的性質
    7.2.3  一階迎（上）風格式
    7.2.4  混合格式
    7.2.5  指數格式（選學）
    7.2.6  乘方格式
    7.2.7  各類離散格式的匯總
    7.2.8  低階格式中的假擴散與人工黏性
    7.2.9  QUICK格式
  7.3  二維穩態對流-擴散問題的有限體積法
  7.4  三維穩態對流-擴散問題的有限體積法
  7.5  三維非穩態對流-擴散問題的有限體積法
第8章  壓力-速度耦合問題的有限體積法
  8.1  問題引出
  8.2  壓力-速度耦合問題及求解困難
    8.2.1  壓力-速度耦合問題
    8.2.2  壓力-速度耦合問題求解的困難
  8.3  交錯網格技術
  8.4  交錯網格上運動方程的離散
  8.5  SIMPLE演算法
    8.5.1  壓力和速度的修正
    8.5.2  SIMPLE演算法基本思路
  8.6  SIMPLER演算法

  8.7  SIMPLEC演算法
  8.8  PISO演算法
  8.9  Coupled演算法
參考資料

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