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 田東 9787115667045 【台灣高等教育出版社】

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書名：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
ISBN：9787115667045
出版社：人民郵電
著編譯者：田東
頁數：xxx
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1742194
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內容簡介
計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一門交叉學科，融合了流體力學、數值分析與計算機技術，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。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。

作者簡介
田東，長期專注於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 1 金風玉露一相逢，便勝卻人間無數 1
1 2 質量流量和體積流量 2
1 3 泰勒展開 4
1 4 子非魚，安知魚之樂—歐拉法和拉格朗日法 5
第 2章 大自然的秘密—偏微分方程 7
2 1 連續性方程 7
2 1 1 連續性方程的推導 7
2 1 2 可壓縮、定常流動連續性方程 11
2 1 3 不可壓縮流體連續性方程 11
2 1 4 物質導數（運動流體微團的時間變化率） 12
2 1 5 連續性方程非守恆形式（選學） 15
2 1 6 速度散度及其物理意義（選學） 16
2 2 動量方程推導 17
2 2 1 應力形式的N-S方程 17
2 2 2 正常形式的N-S方程 21
2 2 3 向量形式的N-S方程 27
2 2 4 守恆形式的N-S方程 28
2 3 能量守恆方程 30
2 3 1 簡單形式的能量方程 30
2 3 2 嚴格形式的能量方程 32
2 4 流動與傳熱微分方程 47
2 4 1 流動與傳熱通用微分方程的通用形式 47
2 4 2 流動與傳熱通用微分方程的各種具體形式 48
2 5 微分方程的分類與特性 51
2 5 1 常微分方程 51
2 5 2 偏微分方程 51
2 5 3 線性和非線性方程 51
2 5 4 擬線性偏微分方程 53
2 5 5 偏微分方程的分類 53
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 55
2 6 偏微分方程小結 57
第3章 計算區域與控制方程的離散化 60
3 1 哲學家笛卡兒—CFD離散和連續 60
3 2 代數和微分之間的切換 61
3 2 1 一階導數和代數的切換 61
3 2 2 二階導數和代數的切換 62
3 3 CFD的基本求解思想 63
3 3 1 解析解（精確解、分析解）與數值解（近似解）的概念 63
3 3 2 求解域的離散化（畫網格） 64
3 3 3 網格簡介 66
3 4 常用微分方程轉變成代數方程的方法 67
第4章 初識有限差分法和有限體積法 68
4 1 有限差分法 68
4 1 1 有限差分法基礎 69
4 1 2 差分方程 72
4 1 3 顯式格式與隱式格式 74
4 2 誤差與CFL條件 76
4 2 1 誤差 76
4 2 2 CFL條件（庫朗數） 78
4 3 初探有限體積法 80
4 3 1 高斯定理 80
4 3 2 有限體積法的基本思想 81
第5章 代數方程組的求解 83
5 1 直接解法 85
5 1 1 高斯消元法 85
5 1 2 TDMA 85
5 2 迭代解法 91
5 2 1 雅可比迭代 91
5 2 2 高斯-賽德爾迭代 93
5 2 3 超鬆弛迭代和欠鬆弛迭代 95
5 2 4 塊迭代（選學） 97
5 2 5 交替方向迭代法 99
第6章 典型擴散問題的有限體積法 102
6 1 一維穩態擴散問題（導熱問題）的有限體積法 102
6 1 1 無內熱源一維穩態導熱問題 104
6 1 2 有內熱源一維穩態導熱問題 107
6 2 二維穩態擴散問題（導熱問題）的有限體積法 110
6 3 三維穩態擴散問題（導熱問題）的有限體積法 112
6 4 穩態擴散問題小結 114
6 5 典型非穩態擴散問題的有限體積法 114
6 5 1 一維非穩態擴散問題（導熱問題） 115
6 5 2 二維非穩態擴散問題（導熱問題） 138
6 5 3 三維非穩態擴散問題（導熱問題） 139
第7章 對流-擴散問題的有限體積法 141
7 1 一維穩態對流-擴散問題的有限體積法 141
7 2 常用離散格式及其特性 143
7 2 1 中心差分格式 143
7 2 2 離散格式的性質 152
7 2 3 一階迎（上）風格式 156
7 2 4 混合格式 161
7 2 5 指數格式（選學） 167
7 2 6 乘方格式 169
7 2 7 各類離散格式的匯總 170
7 2 8 低階格式中的假擴散與人工黏性 170
7 2 9 QUICK格式 171
7 3 二維穩態對流-擴散問題的有限體積法 184
7 4 三維穩態對流-擴散問題的有限體積法 187
7 5 三維非穩態對流-擴散問題的有限體積法 187
第8章 壓力-速度耦合問題的有限體積法 190
8 1 問題引出 190
8 2 壓力-速度耦合問題及求解困難 191
8 2 1 壓力-速度耦合問題 191
8 2 2 壓力-速度耦合問題求解的困難 191
8 3 交錯網格技術 193
8 4 交錯網格上運動方程的離散 194
8 5 SIMPLE算法 195
8 5 1 壓力和速度的修正 195
8 5 2 SIMPLE算法基本思路 200
8 6 SIMPLER算法 203
8 7 SIMPLEC算法 206
8 8 PISO算法 207
8 9 Coupled算法 210
參考資料 211

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