在計(jì)算技術(shù)迅速發(fā)展的今天,探求有效數(shù)值計(jì)算方法預(yù)測(cè)紊流運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有其重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本書系統(tǒng)講述了通過(guò)剖開算子法,用協(xié)調(diào)或擬協(xié)調(diào)單元解對(duì)流算子的計(jì)算方法,對(duì)高雷諾數(shù)紊流開展DNS計(jì)算的基本理論、方法及計(jì)算實(shí)例。全書共11章,第1~4章分別介紹紊流基本理論、計(jì)算方法、典型過(guò)跌坎紊流等,第5~11章分別介紹不同情景條件下的紊流計(jì)算實(shí)例,如二維/三維跌坎紊流DNS計(jì)算、三維跌坎紊流LES計(jì)算、網(wǎng)格加密計(jì)算及二維和三維對(duì)比計(jì)算分析等。
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1955-1959清華大學(xué)水利系畢業(yè)1959年10月起一直在南京水利科學(xué)研究院工作,1986年晉升為教授級(jí)高工,經(jīng)國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)為博士生導(dǎo)師水利工程 計(jì)算水動(dòng)力學(xué)主要成果有1977年首先提出用自由表面原理數(shù)值求解過(guò)壩水流數(shù)學(xué)模型;1988年在美國(guó)CORNELL大學(xué)進(jìn)修期間提出出用剖開算子法和高精度的有限元法解對(duì)流擴(kuò)散方程數(shù)學(xué)模型;1989年提出用剖開算子法解二維寬港河道水流數(shù)學(xué)模型;2008年提出三維彎道水道水流數(shù)學(xué)模型;2010年一直從事高雷諾數(shù)紊流數(shù)學(xué)模型研究。
目錄
第1章 引論 1
1.1 層流和紊流 1
1.2 紊流研究歷史 1
1.3 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀 2
1.4 本書數(shù)值模擬研究 3
第2章 紊流基本方程及數(shù)值解法 5
2.1 Navier-Stokes(N-S)方程 5
2.2 雷諾(Reynolds)方程 7
2.3 雷諾方程數(shù)值求解方法(RANS 法) 9
2.4 直接解N-S方程方法(DNS) 11
2.5 大渦模擬方法(LES) 12
第3章 過(guò)跌坎紊流 14
3.1 概述 14
3.2 J. Kim試驗(yàn) 14
3.3 南京水科院樊新建PIV 試驗(yàn) 16
第4章 剖開算子法與埃爾米特插值 23
4.1 概述 23
4.2 三步剖分法 25
4.3 埃爾米特(Hermite)插值函數(shù) 26
4.4 埃爾米特(Hermite)插值方法效果的數(shù)值試驗(yàn) 26
第5章 DNS計(jì)算二維跌坎紊流 29
5.1 概述 29
5.2 基本方程和定解問(wèn)題 30
5.3 對(duì)流分步求解 31
5.4 壓力分步求解 34
5.5 擴(kuò)散分步求解 35
5.6 剖開算子法收斂性 36
5.7 擬協(xié)調(diào)單元對(duì)流插值 36
5.8 計(jì)算結(jié)果 37
第6章 DNS計(jì)算三維跌坎紊流 44
6.1 問(wèn)題的提出 44
6.2 定解問(wèn)題的給定 44
6.3 剖開算子法解N-S方程 46
6.4 埃爾米特插值單元的應(yīng)用 48
6.5 收斂性檢驗(yàn) 49
6.6 計(jì)算結(jié)果分析 50
第7章 LES計(jì)算三維跌坎紊流 64
7.1 LES基本思想 64
7.2 LES時(shí)均方程推導(dǎo) 65
7.3 基本方程及定解條件 65
7.4 計(jì)算結(jié)果 66
7.5 DNS和LES方法比較 68
第8章 RANS計(jì)算跌坎紊流 70
8.1 概述 70
8.2 定解問(wèn)題的提出 71
8.3 數(shù)值解法 73
8.4 數(shù)值驗(yàn)證試驗(yàn)及結(jié)果分析 73
8.5 對(duì)RANS評(píng)述 81
第 9章 網(wǎng)格加密計(jì)算 83
第10章 臺(tái)階水流數(shù)值試驗(yàn)研究 95
10.1 紊流的2D和3D計(jì)算對(duì)比 95
10.2 紊流的不對(duì)稱性分析 98
10.3 射流的不對(duì)稱性分析(2D) 100
第11章 2D層流數(shù)值計(jì)算 102
11.1 問(wèn)題的提出 102
11.2 層流流場(chǎng)特征 102
11.3 層流孕育紊流種子 104
參考文獻(xiàn) 108
后記 110