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數值傳熱學實訓——NHT/CFD原理與應用(第二版) 版權信息
- ISBN：9787030620446
- 條形碼：9787030620446 ; 978-7-03-062044-6
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
數值傳熱學實訓——NHT/CFD原理與應用(第二版) 內容簡介
本書主要以陶文銓院士編著的《數值傳熱學》和《計算傳熱學的近代進展》部分章節為基礎，并結合作者在數值傳熱學教學、科研中積累的心得體會編寫而成。全書對數值傳熱學的重點知識進行歸納總結，設計了大量習題，并給出了詳細的參考答案，以加深讀者對數值傳熱學知識的理解。為了提高初學者應用數值傳熱學的能力，本書設計了一些典型的編程題并給出了部分編程題的參考程序，同時對數值傳熱學的編程、調程及應用經驗進行了比較系統的總結。此外，為方便讀者進行自主學習，本書配套了慕課線上學習內容。
數值傳熱學實訓——NHT/CFD原理與應用(第二版) 目錄
目錄
第二版序
**版序
第二版前言
**版前言
第1章 數值傳熱學簡介 1
1.1 數值傳熱學定義及常用數值方法 1
1.2 數值傳熱學求解問題的流程 2
1.3 數值解的誤差 4
1.4 自主編程、商業軟件和開源軟件 5
1.5 數值傳熱學實訓的內容設置 7
1.6 典型習題解析 10
第2章 控制方程和定解條件 23
2.1 守恒型方程和非守恒型方程 23
2.2 數值傳熱學中常見控制方程的推導及其適用條件 24
2.3 控制方程的選擇與簡化 29
2.4 定解條件 30
2.5 控制方程和定解條件的無量綱化 32
2.6 通用控制方程 33
2.7 控制方程的類型及性質 36
2.8 典型習題解析 38
第3章 計算區域的離散 63
3.1 網格生成方法概述 63
3.2 結構化網格生成方法 63
3.2.1 正交*線坐標系中的常規方法 64
3.2.2 貼體網格 67
3.2.3 塊結構化網格 69
3.3 非結構化網格生成方法 70
3.3.1 Delaunay三角形化法 70
3.3.2 柵格法 71
3.3.3 前沿推進法 72
3.4 其他網格生成方法 73
3.4.1 自適應網格方法 73
3.4.2 動網格方法 73
3.5 常見正交坐標系下的網格信息 74
3.5.1 有限差分法和有限容積法網格信息簡介 74
3.5.2 有限容積法網格參數 77
3.6 典型習題解析 83
3.7 編程實踐 91
第4章 正交結構化網格有限差分法 94
4.1 導數的差分表達式 94
4.2 空間項的離散 97
4.3 非穩態項的離散 98
4.4 差分方程及其截差精度 100
4.5 高階緊致有限差分格式 102
4.6 典型習題解析 103
4.7 編程實踐 143
第5章 正交結構化網格有限容積法 145
5.1 有限容積法的假設和關鍵 145
5.2 界面交點物理量和待求變量界面法向一階偏導數的逼近 147
5.3 對流項的離散 152
5.4 擴散項和源項的離散 158
5.5 非穩態項的離散 162
5.6 增強離散方程計算穩定性的兩種方法 164
5.7 擴散方程的離散 164
5.8 對流擴散方程的離散 166
5.9 邊界條件的離散 167
5.10 離散方程的截斷誤差 171
5.11 典型習題解析 172
5.12 編程實踐 244
第6章 離散方程的性質 247
6.1 離散方程的守恒性 247
6.2 離散方程的截差精度 248
6.3 離散方程的相容性 249
6.4 初值穩定性 251
6.5 對流項的遷移性和擴散項的蔓延性 252
6.6 對流項的穩定性 253
6.7 對流項的有界性 254
6.8 假擴散 259
6.9 離散方程的收斂性 259
6.10 離散格式性質的對比及選擇 259
6.11 有限差分法和有限容積法對比 261
6.12 典型習題解析 261
6.13 編程實踐 292
第7章 代數方程組的求解方法 296
7.1 代數方程組求解概述 296
7.2 三對角陣算法 298
7.3 幾種常用的簡單迭代方法 299
7.3.1 Jacobi點迭代和Gauss-Seidel點迭代 299
7.3.2 Jacobi線迭代和Gauss-Seidel線迭代 299
7.3.3 交替方向線迭代 300
7.4 共軛梯度法 301
7.5 多重網格方法 303
7.5.1 多重網格方法概述 303
7.5.2 多重網格基礎構架 303
7.5.3 CS格式多重網格實施步驟 304
7.5.4 FAS格式多重網格實施步驟 305
7.5.5 多重網格實施注意事項 306
7.6 不同迭代方法的比較 307
7.7 典型習題解析 307
7.8 編程實踐 329
第8章 壓強-速度方程的耦合求解 332
8.1 壓強-速度耦合求解算法概述 332
8.2 交錯網格和同位網格 333
8.3 SIMPLE算法 335
8.4 IDEAL算法 336
8.5 SIMPLE系列算法比較 337
8.6 投影法 337
8.6.1 壓強方程的推導 337
8.6.2 投影法的計算步驟 341
8.7 出口邊界條件的處理 342
8.8 典型習題解析 343
8.9 編程實踐 370
第9章 貼體坐標有限容積法和SIMPLE算法 372
9.1 貼體坐標有限容積法 372
9.1.1 控制方程的變換 372
9.1.2 邊界條件變換 373
9.1.3 貼體坐標系下擴散方程的離散 374
9.1.4 貼體坐標系下對流擴散方程的離散 375
9.2 基于貼體坐標的SIMPLE算法 377
9.3 典型習題解析 379
9.4 編程實踐 392
第10章 非結構化網格有限容積法和SIMPLE算法 394
10.1 非結構化網格有限容積法 394
10.1.1 非結構化網格下擴散方程的離散 394
10.1.2 非結構化網格下對流擴散方程的離散 396
10.1.3 非結構化網格邊界條件處理 398
10.2 非結構化網格SIMPLE算法 399
10.3 貼體網格和非結構化網格對比 401
10.4 典型習題解析 401
10.5 編程實踐 412
第11章 湍流數值模擬 414
11.1 湍流模擬簡介 414
11.2 湍流直接數值模擬方法 415
11.3 大渦模擬方法 415
11.4 雷諾平均方法 416
11.5 典型習題解析 418
11.6 編程實踐 423
第12章 兩相界面捕捉方法及相變模型 427
12.1 VOF、LS及二者復合的界面捕捉方法概述 427
12.2 復合界面捕捉方法VOSET 428
12.2.1 所涉及的控制方程 428
12.2.2 VOSET方法的實施過程 429
12.2.3 VOSET方法的求解性能分析 433
12.3 氣液相變模型 434
12.3.1 所涉及的控制方程 434
12.3.2 結合氣液相變模型的VOSET方法實施過程 435
12.4 典型習題解析 437
12.5 編程實踐 451
第13章 解的驗證和分析 454
13.1 解的驗證 454
13.2 理查森外推法及CFD計算中的誤差估計 462
13.2.1 理查森外推法 462
13.2.2 CFD計算中的誤差估計 463
13.3 典型習題解析 464
13.4 編程實踐 471
第14章 計算結果的后處理 472
14.1 后處理軟件介紹 472
14.1.1 Origin軟件 472
14.1.2 Tecplot軟件 472
14.2 物理問題 473
14.3 點線圖 473
14.3.1 數據文件的準備 473
14.3.2 操作步驟 474
14.3.3 效果展示 481
14.4 等值線圖 482
14.4.1 數據文件的準備 482
14.4.2 操作步驟 483
14.4.3 效果展示 488
14.5 等值面圖 489
14.5.1 數據文件的準備 489
14.5.2 操作步驟 490
14.5.3 效果展示 493
14.6 速度矢量圖 493
14.6.1 數據文件的準備 493
14.6.2 操作步驟 494
14.6.3 效果展示 495
14.7 流線圖 496
14.7.1 數據文件的準備 496
14.7.2 操作步驟 496
14.7.3 效果展示 499
14.8 動態圖 500
14.8.1 數據文件的準備 500
14.8.2 操作步驟 500
第15章 Fluent軟件應用與二次開發 504
15.1 Fluent工作原理 504
15.2 Fluent基本使用 506
15.2.1 工作流程 506
15.2.2 工作界面 507
15.2.3 使用步驟 508
15.3 Fluent工作實例 512
15.3.1 導熱問題 512
15.3.2 單相層流問題 514
15.3.3 單相湍流問題 515
15.3.4 自然對流問題 516
15.3.5 多相流問題 518
15.4 Fluent UDF簡介 519
15.4.1 UDF的常用功能 519
15.4.2 Fluent數據結構 520
15.4.3 UDF的編譯類型 521
15.5 UDF常用宏命令 522
15.5.1 訪問Fluent變量的宏 522
15.5.2 實用工具宏 524
15.6 常用DEFINE宏 528
15.7 UDF應用實例 529
15.7.1 開發背景 529
15.7.2 基于VOF方法的Sun相變換熱模型 530
15.7.3 Sun相變換熱模型的UDF程序 532
15.7.4 Sun相變換熱模型的性能分析 532
15.8 典型習題解析 532
15.9 編程實踐 536
第16章 OpenFOAM軟件應用與二次開發 538
16.1 OpenFOAM簡介 538
16.1.1 OpenFOAM總體架構 538
16.1.2 OpenFOAM編程語言 539
16.1.3 OpenFOAM代碼框架 539
16.1.4 OpenFOAM標準求解器 540
16.1.5 OpenFOAM文檔 541
16.1.6 OpenFOAM學習建議 542
16.2 OpenFOAM算例設置 542
16.2.1 網格生成 542
16.2.2 邊界條件與初始條件 544
16.2.3 物理特性 545
16.2.4 控制字典 546
16.2.5 離散格式 546
16.2.6 求解器設置 549
16.3 OpenFOAM基礎類 551
16.3.1 對象注冊機制 551
16.3.2 鏈表和場 551
16.3.3 時間類 551
16.3.4 空間類 552
16.3.5 有限容積離散類 553
16.4 OpenFOAM典型求解器 553
16.4.1 laplacianFoam解析及算例 554
16.4.2 simpleFoam解析及算例 558
16.5 OpenFOAM自定義求解器開發實例 563
16.5.1 開發背景 563
16.5.2 開發步驟 564
16.5.3 求解性能分析 568
16.6 典型習題解析 569
16.7 編程實踐 573
第17章 數值傳熱學調程和應用經驗 574
17.1 數值傳熱學編程風格和建議
第二版序
**版序
第二版前言
**版前言
第1章 數值傳熱學簡介 1
1.1 數值傳熱學定義及常用數值方法 1
1.2 數值傳熱學求解問題的流程 2
1.3 數值解的誤差 4
1.4 自主編程、商業軟件和開源軟件 5
1.5 數值傳熱學實訓的內容設置 7
1.6 典型習題解析 10
第2章 控制方程和定解條件 23
2.1 守恒型方程和非守恒型方程 23
2.2 數值傳熱學中常見控制方程的推導及其適用條件 24
2.3 控制方程的選擇與簡化 29
2.4 定解條件 30
2.5 控制方程和定解條件的無量綱化 32
2.6 通用控制方程 33
2.7 控制方程的類型及性質 36
2.8 典型習題解析 38
第3章 計算區域的離散 63
3.1 網格生成方法概述 63
3.2 結構化網格生成方法 63
3.2.1 正交*線坐標系中的常規方法 64
3.2.2 貼體網格 67
3.2.3 塊結構化網格 69
3.3 非結構化網格生成方法 70
3.3.1 Delaunay三角形化法 70
3.3.2 柵格法 71
3.3.3 前沿推進法 72
3.4 其他網格生成方法 73
3.4.1 自適應網格方法 73
3.4.2 動網格方法 73
3.5 常見正交坐標系下的網格信息 74
3.5.1 有限差分法和有限容積法網格信息簡介 74
3.5.2 有限容積法網格參數 77
3.6 典型習題解析 83
3.7 編程實踐 91
第4章 正交結構化網格有限差分法 94
4.1 導數的差分表達式 94
4.2 空間項的離散 97
4.3 非穩態項的離散 98
4.4 差分方程及其截差精度 100
4.5 高階緊致有限差分格式 102
4.6 典型習題解析 103
4.7 編程實踐 143
第5章 正交結構化網格有限容積法 145
5.1 有限容積法的假設和關鍵 145
5.2 界面交點物理量和待求變量界面法向一階偏導數的逼近 147
5.3 對流項的離散 152
5.4 擴散項和源項的離散 158
5.5 非穩態項的離散 162
5.6 增強離散方程計算穩定性的兩種方法 164
5.7 擴散方程的離散 164
5.8 對流擴散方程的離散 166
5.9 邊界條件的離散 167
5.10 離散方程的截斷誤差 171
5.11 典型習題解析 172
5.12 編程實踐 244
第6章 離散方程的性質 247
6.1 離散方程的守恒性 247
6.2 離散方程的截差精度 248
6.3 離散方程的相容性 249
6.4 初值穩定性 251
6.5 對流項的遷移性和擴散項的蔓延性 252
6.6 對流項的穩定性 253
6.7 對流項的有界性 254
6.8 假擴散 259
6.9 離散方程的收斂性 259
6.10 離散格式性質的對比及選擇 259
6.11 有限差分法和有限容積法對比 261
6.12 典型習題解析 261
6.13 編程實踐 292
第7章 代數方程組的求解方法 296
7.1 代數方程組求解概述 296
7.2 三對角陣算法 298
7.3 幾種常用的簡單迭代方法 299
7.3.1 Jacobi點迭代和Gauss-Seidel點迭代 299
7.3.2 Jacobi線迭代和Gauss-Seidel線迭代 299
7.3.3 交替方向線迭代 300
7.4 共軛梯度法 301
7.5 多重網格方法 303
7.5.1 多重網格方法概述 303
7.5.2 多重網格基礎構架 303
7.5.3 CS格式多重網格實施步驟 304
7.5.4 FAS格式多重網格實施步驟 305
7.5.5 多重網格實施注意事項 306
7.6 不同迭代方法的比較 307
7.7 典型習題解析 307
7.8 編程實踐 329
第8章 壓強-速度方程的耦合求解 332
8.1 壓強-速度耦合求解算法概述 332
8.2 交錯網格和同位網格 333
8.3 SIMPLE算法 335
8.4 IDEAL算法 336
8.5 SIMPLE系列算法比較 337
8.6 投影法 337
8.6.1 壓強方程的推導 337
8.6.2 投影法的計算步驟 341
8.7 出口邊界條件的處理 342
8.8 典型習題解析 343
8.9 編程實踐 370
第9章 貼體坐標有限容積法和SIMPLE算法 372
9.1 貼體坐標有限容積法 372
9.1.1 控制方程的變換 372
9.1.2 邊界條件變換 373
9.1.3 貼體坐標系下擴散方程的離散 374
9.1.4 貼體坐標系下對流擴散方程的離散 375
9.2 基于貼體坐標的SIMPLE算法 377
9.3 典型習題解析 379
9.4 編程實踐 392
第10章 非結構化網格有限容積法和SIMPLE算法 394
10.1 非結構化網格有限容積法 394
10.1.1 非結構化網格下擴散方程的離散 394
10.1.2 非結構化網格下對流擴散方程的離散 396
10.1.3 非結構化網格邊界條件處理 398
10.2 非結構化網格SIMPLE算法 399
10.3 貼體網格和非結構化網格對比 401
10.4 典型習題解析 401
10.5 編程實踐 412
第11章 湍流數值模擬 414
11.1 湍流模擬簡介 414
11.2 湍流直接數值模擬方法 415
11.3 大渦模擬方法 415
11.4 雷諾平均方法 416
11.5 典型習題解析 418
11.6 編程實踐 423
第12章 兩相界面捕捉方法及相變模型 427
12.1 VOF、LS及二者復合的界面捕捉方法概述 427
12.2 復合界面捕捉方法VOSET 428
12.2.1 所涉及的控制方程 428
12.2.2 VOSET方法的實施過程 429
12.2.3 VOSET方法的求解性能分析 433
12.3 氣液相變模型 434
12.3.1 所涉及的控制方程 434
12.3.2 結合氣液相變模型的VOSET方法實施過程 435
12.4 典型習題解析 437
12.5 編程實踐 451
第13章 解的驗證和分析 454
13.1 解的驗證 454
13.2 理查森外推法及CFD計算中的誤差估計 462
13.2.1 理查森外推法 462
13.2.2 CFD計算中的誤差估計 463
13.3 典型習題解析 464
13.4 編程實踐 471
第14章 計算結果的后處理 472
14.1 后處理軟件介紹 472
14.1.1 Origin軟件 472
14.1.2 Tecplot軟件 472
14.2 物理問題 473
14.3 點線圖 473
14.3.1 數據文件的準備 473
14.3.2 操作步驟 474
14.3.3 效果展示 481
14.4 等值線圖 482
14.4.1 數據文件的準備 482
14.4.2 操作步驟 483
14.4.3 效果展示 488
14.5 等值面圖 489
14.5.1 數據文件的準備 489
14.5.2 操作步驟 490
14.5.3 效果展示 493
14.6 速度矢量圖 493
14.6.1 數據文件的準備 493
14.6.2 操作步驟 494
14.6.3 效果展示 495
14.7 流線圖 496
14.7.1 數據文件的準備 496
14.7.2 操作步驟 496
14.7.3 效果展示 499
14.8 動態圖 500
14.8.1 數據文件的準備 500
14.8.2 操作步驟 500
第15章 Fluent軟件應用與二次開發 504
15.1 Fluent工作原理 504
15.2 Fluent基本使用 506
15.2.1 工作流程 506
15.2.2 工作界面 507
15.2.3 使用步驟 508
15.3 Fluent工作實例 512
15.3.1 導熱問題 512
15.3.2 單相層流問題 514
15.3.3 單相湍流問題 515
15.3.4 自然對流問題 516
15.3.5 多相流問題 518
15.4 Fluent UDF簡介 519
15.4.1 UDF的常用功能 519
15.4.2 Fluent數據結構 520
15.4.3 UDF的編譯類型 521
15.5 UDF常用宏命令 522
15.5.1 訪問Fluent變量的宏 522
15.5.2 實用工具宏 524
15.6 常用DEFINE宏 528
15.7 UDF應用實例 529
15.7.1 開發背景 529
15.7.2 基于VOF方法的Sun相變換熱模型 530
15.7.3 Sun相變換熱模型的UDF程序 532
15.7.4 Sun相變換熱模型的性能分析 532
15.8 典型習題解析 532
15.9 編程實踐 536
第16章 OpenFOAM軟件應用與二次開發 538
16.1 OpenFOAM簡介 538
16.1.1 OpenFOAM總體架構 538
16.1.2 OpenFOAM編程語言 539
16.1.3 OpenFOAM代碼框架 539
16.1.4 OpenFOAM標準求解器 540
16.1.5 OpenFOAM文檔 541
16.1.6 OpenFOAM學習建議 542
16.2 OpenFOAM算例設置 542
16.2.1 網格生成 542
16.2.2 邊界條件與初始條件 544
16.2.3 物理特性 545
16.2.4 控制字典 546
16.2.5 離散格式 546
16.2.6 求解器設置 549
16.3 OpenFOAM基礎類 551
16.3.1 對象注冊機制 551
16.3.2 鏈表和場 551
16.3.3 時間類 551
16.3.4 空間類 552
16.3.5 有限容積離散類 553
16.4 OpenFOAM典型求解器 553
16.4.1 laplacianFoam解析及算例 554
16.4.2 simpleFoam解析及算例 558
16.5 OpenFOAM自定義求解器開發實例 563
16.5.1 開發背景 563
16.5.2 開發步驟 564
16.5.3 求解性能分析 568
16.6 典型習題解析 569
16.7 編程實踐 573
第17章 數值傳熱學調程和應用經驗 574
17.1 數值傳熱學編程風格和建議
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