计算流体力学基础与应用

计算流体力学 (Computational Fluid Dynamics，CFD)应用离散 数值方法对流体力学问题进 行数值模拟和分析。CFD被 广泛应用于与流体流动、传 热、传质等相关的物理过程 ，起到越来越重要的作用。 本书是CFD入门教程，注重 计算方法与实践应用。全书 共9章：第1章为绪论；第2 ～3章分别为有限差分法及 不可压缩流动方程显式分步 数值解法；第4～5章分别为 有限体积法及不可压缩流动 方程SIMPLE数值解法；第6 章为不可压缩流动方程的解 法分类；第7～9章分别为非 规则网格、湍流模拟、可压 缩流体流动方程的解法。本 书提供典型算法的完整代码 ，供读者学习使用。 本书可作为能源、动力 、化工、冶金等专业的研究 生、高年级本科生教材，也 可供上述领域的工程技术和 科研人员参考。

前言 第1章 绪论 1.1 流体运动描述方法 1.2 雷诺输运定理 1.3 流体运动控制方程 1.4 流体运动偏微分方程的分类 1.5 计算流体力学求解问题的一般过程 1.6 本书主要内容 1.7 本章知识要点 练习题 第2章 有限差分法 2.1 有限差分法基础 2.2 对流扩散方程显式求解 2.3 对流扩散方程隐式求解 2.4 对流方程 2.5 泊松方程 2.6 本章知识要点 练习题 第3章 不可压缩流动方程显式分步数值解法 3.1 分步求解法 3.2 方程离散化 3.3 边界条件 3.4 分步算法的程序实现 3.5 计算实例 3.6 本章知识要点 练习题 第4章 有限体积法 4.1 有限体积法基础 4.2 扩散方程 4.3 对流扩散方程 4.4 非稳态对流扩散方程 4.5 计算实例 4.6 本章知识要点 练习题 第5章 不可压缩流动方程SIMPLE数值解法 5.1 SIMPLE算法的基本原理 5.2 有限体积错位网格的编号 5.3 方程离散化 5.4 SIMPLE算法小结 5.5 边界条件 5.6 同位网格 5.7 SIMPLE算法的程序实现 5.8 计算实例 5.9 本章知识要点 练习题 第6章 不可压缩流动方程的解法分类 6.1 压力泊松方程 6.2 分步求解算法 6.3 SIMPLE系列算法 6.4 速度-压力全耦合求解算法 6.5 格子Boltzmann方法 6.6 计算实例 6.7 本章知识要点 练习题 第7章 非规则网格流动方程的数值解法 7.1 非规则网格类型 7.2 贴体网格生成方法 7.3 网格几何 7.4 通用标量守恒方程 7.5 流体运动方程 7.6 本章知识要点 练习题 第8章 湍流模拟 8.1 直接模拟 8.2 大涡模拟 8.3 雷诺平均模拟 8.4 计算实例 8.5 本章知识要点 练习题 第9章 可压缩流动方程的数值解法 9.1 一维线性对流方程 9.2 一维欧拉方程 9.3 二维欧拉方程 9.4 可压缩和不可压缩流动数值计算方法的联系 9.5 本章知识要点 练习题 参考文献 附录A 各章程序目录 附录B Python程序编程方法简介 B.1 开发环境 B.2 基本的数据定义和控制流程 B.3 函数的定义和使用 B.4 类的定义和使用 B.5 常用计算库numpy、matplotlib库的使用