理解计算流体动力学基础

"基础计算流体动力学" "Fundamentals of Computational Fluid Dynamics" 是一本由Harvard Lomax、Thomas H. Pulliam (NASA Ames Research Center) 和 David W. Zingg (University of Toronto Institute for Aerospace Studies) 共同编写的著作，这本书详细介绍了计算流体动力学（CFD）的基本概念和方法。该书出版于1999年8月26日，主要标签是FDM（有限差分法）和FVM（有限体积法），这些都是计算流体动力学中常见的数值解法。 书中内容涵盖了以下几个核心部分： 1. **Introduction**：首先，作者阐述了计算流体动力学的重要性，作为解决复杂流体流动问题的工具，它在航空航天、机械工程、环境科学等多个领域有着广泛的应用。这部分可能涉及了CFD的发展历史、应用领域以及其对现代科技的影响。 2. **Background**：这部分深入讨论了计算流体动力学的基础，包括问题的定义、几何准备。作者可能会讲解如何定义流体流动问题，如何准备和处理计算域的几何形状，这对于后续的数值模拟至关重要。 3. **Governing Equations and Boundary Conditions**：选择了控制方程和边界条件是CFD建模的关键步骤。书里可能详细解释了纳维-斯托克斯方程、欧拉方程等流体动力学基本方程，以及各种边界条件（如无滑移边界、自由流边界等）的选择和应用。 4. **Gridding Strategy and Numerical Method**：网格策略和数值方法的选择直接影响到求解的精度和效率。书中可能探讨了不同的网格生成技术（如结构化、非结构化网格）以及有限差分法（FDM）和有限体积法（FVM）的原理和实现细节。 5. **Assessment and Interpretation of Results**：这部分讲述了如何评估和解释计算结果，包括误差分析、收敛性检验和物理意义的理解。作者可能还提供了识别和处理数值不稳定性的策略。 6. **Overview**：这部分可能是对全书内容的概括，帮助读者建立起整体的知识框架。 7. **Notation**：书中提供了详细的符号和术语表，方便读者理解和查阅。 8. **Conservation Laws and the Model Equations**：这部分深入探讨了守恒定律，如质量、动量和能量的守恒，这是流体动力学模型的基础。纳维-斯托克斯方程作为流体运动的基本方程，其解析和数值解法在这一章中可能有详尽的介绍。 通过这本书，读者可以系统地学习计算流体动力学的基本理论、方法和技术，并能够运用这些知识去解决实际的流体力学问题。无论是对于初学者还是专业研究人员，这都是一本不可多得的参考书籍。