CFD入门指南:理论、数值方法与开源应用解析

需积分: 0 0 下载量 57 浏览量 更新于2024-06-14 收藏 17.7MB PDF 举报
"《计算流体力学(CFD)领域,基本理论,数值方法,典型应用》是一本经典的CFD教材,适用于本科和研究生学习,强调开源软件的应用,适合初学者和开发者。" 本书深入探讨了计算流体力学的基础知识,主要分为三个核心部分: 1. 理论推导:这部分内容涵盖流体力学的基本原理,如纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations)和连续性方程,这些是描述流体运动的基本数学模型。它还会讲解理想流体与粘性流体的区别,以及如何在不同边界条件下应用这些方程。此外,还会涉及流体动力学中的守恒定律,如质量、动量和能量守恒。 2. 数值计算方法:在这一章节,作者将介绍用于求解流体动力学方程的各种数值方法,如有限差分法、有限体积法和有限元法。读者将学习到如何离散化连续方程,构建并求解离散系统。此外,还将讨论稳定性分析和误差分析,以理解数值方法的精度和收敛性。网格生成技术,如结构化和非结构化网格,也是这一部分的重要内容。 3. 典型应用场景:书中会展示CFD在实际问题中的应用,如航空航天中的气动布局优化、汽车工业中的流场分析、环境工程中的污染扩散模拟、生物医学工程中的血液流动研究等。这些案例不仅有助于理解理论知识,还帮助读者掌握如何使用开源CFD软件,如OpenFOAM、CFD++或FreeFOAM,进行实际计算和结果后处理。 书中的"An Open Source Approach"强调了使用开源软件进行教学和研究的重要性。作者Brian C. Vermeire、Carlos A. Pereira和Hamidreza Karbasian通过开放教育资源(OER)项目,使得这本教材可以免费获取,鼓励学术界和工业界的共享和协作。采用 Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License,允许读者在遵循特定许可条款的情况下自由使用和分享内容,但不应用于商业目的。 本书的第一版发布于2020年10月,其前言揭示了这本书的起源,源自作者在康考迪亚大学教授的本科生和研究生计算流体力学课程。通过这种方式,作者希望为学生和研究者提供一个免费且实用的学习资源,推动CFD领域的知识传播和创新。