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離心葉輪內(nèi)流數(shù)值計算基礎 版權信息
- ISBN：9787030424693
- 條形碼：9787030424693 ; 978-7-03-042469-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
離心葉輪內(nèi)流數(shù)值計算基礎 內(nèi)容簡介
《離心葉輪內(nèi)流數(shù)值計算基礎》根據(jù)作者多年來在葉輪機械與流體力學相關領域的積累和研究成果提煉而成。主要內(nèi)容包括流體基本屬性、基本方程組的推導、網(wǎng)格生成的代數(shù)法與微分法、網(wǎng)格量的計算、模型方程的分類及求解特征、差分及其穩(wěn)定性分析、有限體積法的基本原理、不可壓縮N-S方程的離散計算、邊界條件的實施、代數(shù)方程系統(tǒng)的迭代法、動-靜子耦合流動模型與算法，以及并行編程基礎等。《離心葉輪內(nèi)流數(shù)值計算基礎》注重理論體系的完整、系統(tǒng)和實用性，將抽象的理論與具體實例相結(jié)合、數(shù)理基礎與當前熱點相結(jié)合，強調(diào)研究思路與解決方法的貫通，既可作為教學用書，也可供科研參考。
離心葉輪內(nèi)流數(shù)值計算基礎 目錄
目錄
第1 章流體基本概念 1
11 概況1
1.2 流體屬性 1
1.2.1 運動屬性
1.2.2 質(zhì)點加速度3
1.2.3 其他運動屬性 4
1.2.4 流體的黯性系數(shù)7
第2 章流動方程的推導 9
2.1 概況 9
2.2 方程組的分類9
2.3 質(zhì)量守恒-一連續(xù)性方程 10
2.4動量守國一- Navier-Stokes 方程 11
2.4.1 靜止流體 13
2.4.2 牛頓流體變形定律 13
2.4.3 熱力學壓力與平均壓力16
2.4.4 Navier-Stok，四方程 16
2.4.5 不可壓縮流動 17
2.5 慣性坐標系與旋轉(zhuǎn)坐標系 17
第3 章網(wǎng)格生戚與計算基礎 20
3.1 概述 20
3.2 網(wǎng)格生成方法的演變 21
3.3 代數(shù)生成法 21
3.3.1 解析法 21
3.3.2 代數(shù)插值法 22
3.4 微分生成法25
3.4.1 微分法 25
3.4.2 網(wǎng)格實例 26
3.5 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法 27
3.5.1 Voronoi 圖 27
3.5.2 三角化29
3.5.3 陣面推進法 30
3.5.4 面三角化實現(xiàn)31
3.6 幾何量計算34
3.6.1 法向量和面中心 34
3.6.2 單元交匯處理37
3.7 網(wǎng)格質(zhì)量探討41
3.7.1 基本要素41
3.7.2 單元非正交性42
3.7.3 單元偏移率42
3.7.4 單元扭曲度42
3.7.5 單元體積比42
3.7.6 扭曲枝正43
第4 章模型方程及其求解特征 46
4.1 概述 46
4.2 模型方程分類 46
4.2.1 橢圓型方程 46
4.2.2 雙曲型方程47
4.2.3 拋物型方程48
4.3 橢圓型方程49
4.4雙曲型方程51
4.5拋物型方程53
4.5.1 熱傳導53
4.5.2 線性對流擴散55
4.6 von Neumann 穩(wěn)定性分析 56
4.6.1 披動方程 56
4.6.2 熱傳導方程57
4.6.3 二維熱傳導方程 58
4.7 差分法理論基礎 59
4.7.1 格式構(gòu)造 59
4.7.2 精度分析60
4.7.3 代數(shù)方程系統(tǒng)61
第5 章有限體積方法基本原理67
5.1 控制方程組 67
5.1.1 連續(xù)方程 67
5.1.2 動量方程 67
5.1.3 雷諾平均N-S 方程 68
5.1.4 熱方程 69
5.1.5 標量傳輸方程 71
5.2 網(wǎng)格與變量的布置方式 72
5.2.1 網(wǎng)格選擇 72
5.2.2 變量布置選擇 73
5.3 時間離散 73
5.3.1 物性參數(shù) 74
5.3.2 質(zhì)量流量 74
5.3.3 源項 74
5.3.4 通用離散格式 75
5.4基于單元中心的有限體積離散 75
5.4.1 基本定義 75
5.4.2 對流項離散 78
5.4.3 擴散項離散 80
5.4.4 梯度離散計算 80
第6 章不可壓縮N-S 方程的離散遠程 89
6.1 對流-擴散方程及離散89
61.1 對流擴散方程 89
61.2 離散格式 90
6.2 標量對流-擴散方程的迭代解92
6.2.1 選代法的構(gòu)造 92
6.2.2 方程右端選代格式 93
6.2.3 方程左端矩陣構(gòu)造 94
6.3 對流擴散貢獻的計算 97
6.3.1 對流部分97
6.3.2 擴散部分 98
6.3.3 計算過程98
6.4質(zhì)量流量的計算100
6.5 擴散項的面參數(shù)計算 ， 101
6.6 速度預測步 102
6.7 壓力泊松方程求解 107
6.8 k-ε 方程的求解 111
6.8.1 控制方程
6.8.2 離散格式 112
6.9 雷諾應力方程的求解 115
6.9.1 控制方程 115
6.9.2 離散格式 117
第7 章邊界條件的處理 120
7.1 概況 120
7.2 常用邊界條件 120
7.3 邊界條件的離散 121
7.4 壁面邊界的處理 123
7.4.1 變量及記號 124
7.4.2 兩速度模型 124
7.4.3 單速度模型 125
7.4.4 k-g 模型中的速度邊界條件 126
7.4.5 R？j毛模型中的速度邊界條件129
7.4.6 k-g 模型中的k 和ε 邊界條件 130
7.4.7 R？j-ε 模型中的馬3 和ε 邊界條件 131
7.4.8 標量的邊界條件 132
7.5 粗糙壁面邊界的處理 135
7.5.1 變量及記號 135
7.5.2 兩速度模型 136
7.5.3 單速度模型 136
7.5.4 k-g 模型中的速度邊界條件 136
7.5.5 k-g 模型中的k 和ε 邊界條件 139
7.5.6 標量的邊界條件 140
第8 章代敢方程組的求解方法 143
8.1 概況 143
8.1.1 棚譴 143
8.1.2 向量范數(shù)及內(nèi)積 143
8.1.3 主值及矩陣范數(shù) 144
8.1.4 矩陣類別及矩陣分解 146
8.1.5 Cayley-Hamilton 定理 147
8.2 稀疏矩陣存儲 147
8.2.1 坐標格式 147
8.2.2 壓縮稀疏行(列)格式 148
8.3 法代法基礎149
8.3.1 線性選代方法的收斂特征 149
8.3.2 分裂法150
8.3.3 Rich缸dson 、Jacobi 和Gauss-Seidel 選代法151
8.3.4 阻尼Rich町dson、Jacobi 和Gauss-Seidel 選代法152
8.4梯度法 153
8.4.1 梯度法原理153
8.4.2 *速下降法154
8.4.3 投影法157
8.5 對稱正定系統(tǒng)的共輒梯度法 157
8.5.1 共輒梯度法的且想 157
8.5.2 共輒梯度法介紹158
8.5.3 共輒梯度法的推導 160
8.5.4 共輒梯度法的收斂特征163
8.6 Arnoldi 過程 163
8.7 通用Krylov 子空間法及GMRES 法 167
8.7.1 通用Krylov 子空間法167
8.7.2 計算Xm 168
8.7.3 GMRES 方法 169
8.7.4 GMRES 方法的收斂特征171
8.8 雙共輒梯度法 171
8.8.1 LANCZOS 雙正變化172
8.8.2 雙共輒梯度法 175
8.8.3 CGS 和BiCGStab 方法176
8.9 預處理技術 177
8.9.1 預處理GMRES 方法 177
8.9.2 預處理共輒梯度方法 178
8.9.3 預處理共輒梯度的收斂特征 180
8.9.4 通用預處理技術180
8.10 多重網(wǎng)格方法182
8.10.1 一維橢圓模型問題182
8.10.2 誤差光順 183
8.10.3 兩重網(wǎng)格.185
8.10.4 多重網(wǎng)格 185
第9 章動-靜子模型及并行技術 189
9.1 概況 189
9.2 穩(wěn)態(tài)模型 190
9.2.1 旋轉(zhuǎn)參考系方法 190
9.2.2 Mixi丑g Plane 模型 192
9.3 非穩(wěn)態(tài)模型 194
9.3.1 滑移網(wǎng)格技術 194
9.3.2 其他方法介紹 196
9.4 MPI 基礎197
9.4.1 為何選擇并行 197
9.4.2 消息傳遞接口 198
9.4.3 OpenMP 204
9.4.4 并行編程新發(fā)展 209
參考文獻
附錄基本算子及運算 213
第1 章流體基本概念 1
11 概況1
1.2 流體屬性 1
1.2.1 運動屬性
1.2.2 質(zhì)點加速度3
1.2.3 其他運動屬性 4
1.2.4 流體的黯性系數(shù)7
第2 章流動方程的推導 9
2.1 概況 9
2.2 方程組的分類9
2.3 質(zhì)量守恒-一連續(xù)性方程 10
2.4動量守國一- Navier-Stokes 方程 11
2.4.1 靜止流體 13
2.4.2 牛頓流體變形定律 13
2.4.3 熱力學壓力與平均壓力16
2.4.4 Navier-Stok，四方程 16
2.4.5 不可壓縮流動 17
2.5 慣性坐標系與旋轉(zhuǎn)坐標系 17
第3 章網(wǎng)格生戚與計算基礎 20
3.1 概述 20
3.2 網(wǎng)格生成方法的演變 21
3.3 代數(shù)生成法 21
3.3.1 解析法 21
3.3.2 代數(shù)插值法 22
3.4 微分生成法25
3.4.1 微分法 25
3.4.2 網(wǎng)格實例 26
3.5 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法 27
3.5.1 Voronoi 圖 27
3.5.2 三角化29
3.5.3 陣面推進法 30
3.5.4 面三角化實現(xiàn)31
3.6 幾何量計算34
3.6.1 法向量和面中心 34
3.6.2 單元交匯處理37
3.7 網(wǎng)格質(zhì)量探討41
3.7.1 基本要素41
3.7.2 單元非正交性42
3.7.3 單元偏移率42
3.7.4 單元扭曲度42
3.7.5 單元體積比42
3.7.6 扭曲枝正43
第4 章模型方程及其求解特征 46
4.1 概述 46
4.2 模型方程分類 46
4.2.1 橢圓型方程 46
4.2.2 雙曲型方程47
4.2.3 拋物型方程48
4.3 橢圓型方程49
4.4雙曲型方程51
4.5拋物型方程53
4.5.1 熱傳導53
4.5.2 線性對流擴散55
4.6 von Neumann 穩(wěn)定性分析 56
4.6.1 披動方程 56
4.6.2 熱傳導方程57
4.6.3 二維熱傳導方程 58
4.7 差分法理論基礎 59
4.7.1 格式構(gòu)造 59
4.7.2 精度分析60
4.7.3 代數(shù)方程系統(tǒng)61
第5 章有限體積方法基本原理67
5.1 控制方程組 67
5.1.1 連續(xù)方程 67
5.1.2 動量方程 67
5.1.3 雷諾平均N-S 方程 68
5.1.4 熱方程 69
5.1.5 標量傳輸方程 71
5.2 網(wǎng)格與變量的布置方式 72
5.2.1 網(wǎng)格選擇 72
5.2.2 變量布置選擇 73
5.3 時間離散 73
5.3.1 物性參數(shù) 74
5.3.2 質(zhì)量流量 74
5.3.3 源項 74
5.3.4 通用離散格式 75
5.4基于單元中心的有限體積離散 75
5.4.1 基本定義 75
5.4.2 對流項離散 78
5.4.3 擴散項離散 80
5.4.4 梯度離散計算 80
第6 章不可壓縮N-S 方程的離散遠程 89
6.1 對流-擴散方程及離散89
61.1 對流擴散方程 89
61.2 離散格式 90
6.2 標量對流-擴散方程的迭代解92
6.2.1 選代法的構(gòu)造 92
6.2.2 方程右端選代格式 93
6.2.3 方程左端矩陣構(gòu)造 94
6.3 對流擴散貢獻的計算 97
6.3.1 對流部分97
6.3.2 擴散部分 98
6.3.3 計算過程98
6.4質(zhì)量流量的計算100
6.5 擴散項的面參數(shù)計算 ， 101
6.6 速度預測步 102
6.7 壓力泊松方程求解 107
6.8 k-ε 方程的求解 111
6.8.1 控制方程
6.8.2 離散格式 112
6.9 雷諾應力方程的求解 115
6.9.1 控制方程 115
6.9.2 離散格式 117
第7 章邊界條件的處理 120
7.1 概況 120
7.2 常用邊界條件 120
7.3 邊界條件的離散 121
7.4 壁面邊界的處理 123
7.4.1 變量及記號 124
7.4.2 兩速度模型 124
7.4.3 單速度模型 125
7.4.4 k-g 模型中的速度邊界條件 126
7.4.5 R？j毛模型中的速度邊界條件129
7.4.6 k-g 模型中的k 和ε 邊界條件 130
7.4.7 R？j-ε 模型中的馬3 和ε 邊界條件 131
7.4.8 標量的邊界條件 132
7.5 粗糙壁面邊界的處理 135
7.5.1 變量及記號 135
7.5.2 兩速度模型 136
7.5.3 單速度模型 136
7.5.4 k-g 模型中的速度邊界條件 136
7.5.5 k-g 模型中的k 和ε 邊界條件 139
7.5.6 標量的邊界條件 140
第8 章代敢方程組的求解方法 143
8.1 概況 143
8.1.1 棚譴 143
8.1.2 向量范數(shù)及內(nèi)積 143
8.1.3 主值及矩陣范數(shù) 144
8.1.4 矩陣類別及矩陣分解 146
8.1.5 Cayley-Hamilton 定理 147
8.2 稀疏矩陣存儲 147
8.2.1 坐標格式 147
8.2.2 壓縮稀疏行(列)格式 148
8.3 法代法基礎149
8.3.1 線性選代方法的收斂特征 149
8.3.2 分裂法150
8.3.3 Rich缸dson 、Jacobi 和Gauss-Seidel 選代法151
8.3.4 阻尼Rich町dson、Jacobi 和Gauss-Seidel 選代法152
8.4梯度法 153
8.4.1 梯度法原理153
8.4.2 *速下降法154
8.4.3 投影法157
8.5 對稱正定系統(tǒng)的共輒梯度法 157
8.5.1 共輒梯度法的且想 157
8.5.2 共輒梯度法介紹158
8.5.3 共輒梯度法的推導 160
8.5.4 共輒梯度法的收斂特征163
8.6 Arnoldi 過程 163
8.7 通用Krylov 子空間法及GMRES 法 167
8.7.1 通用Krylov 子空間法167
8.7.2 計算Xm 168
8.7.3 GMRES 方法 169
8.7.4 GMRES 方法的收斂特征171
8.8 雙共輒梯度法 171
8.8.1 LANCZOS 雙正變化172
8.8.2 雙共輒梯度法 175
8.8.3 CGS 和BiCGStab 方法176
8.9 預處理技術 177
8.9.1 預處理GMRES 方法 177
8.9.2 預處理共輒梯度方法 178
8.9.3 預處理共輒梯度的收斂特征 180
8.9.4 通用預處理技術180
8.10 多重網(wǎng)格方法182
8.10.1 一維橢圓模型問題182
8.10.2 誤差光順 183
8.10.3 兩重網(wǎng)格.185
8.10.4 多重網(wǎng)格 185
第9 章動-靜子模型及并行技術 189
9.1 概況 189
9.2 穩(wěn)態(tài)模型 190
9.2.1 旋轉(zhuǎn)參考系方法 190
9.2.2 Mixi丑g Plane 模型 192
9.3 非穩(wěn)態(tài)模型 194
9.3.1 滑移網(wǎng)格技術 194
9.3.2 其他方法介紹 196
9.4 MPI 基礎197
9.4.1 為何選擇并行 197
9.4.2 消息傳遞接口 198
9.4.3 OpenMP 204
9.4.4 并行編程新發(fā)展 209
參考文獻
附錄基本算子及運算 213
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