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全新计算流体力学及其应用郭栋鹏9787108
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上篇基础篇章绪论31.1流体力学的研究方法31.2计算流体力学的应用及前景分析4第2章计算流体力学基础知识62.1流体的基本特62.1.1理想流体与黏流体62.1.2牛顿流体与非牛顿流体72.1.3流体热传导及扩散72.1.4可压流体与不可压流体82.1.5定常流动与定流动82.1.6层流与湍流82.2流体力学的控制方程92.2.1质量守恒方程92.2.2动量守恒方程102..能量守恒方程112.2.4组分质量守恒方程122.2.5湍流的控制方程132.2.6控制方程的通用形式142.2.7守恒型控制方程与非守恒型控制方程15.CFD工作原理16..1计算流程16..2建立控制方程16..确定边界条件与初始条件17..4划分计算网格17..5建立离散方程17..离散初始条件和边界条件18..给定求解控制参数18..求解离散方程18..判断解的收敛19..10显示和输出计算结果19第3章湍流模型203.1湍流及其数学描述203.1.1湍流流动的特征203.1.2湍流的基本方程213.2湍流的数值模拟方法3.2.1湍流数值模拟方法的分类3.2.2直接数值模拟法243..大涡模拟法243.2.4Reynolds平均法253.3零方程模型及一方程模型263.3.1零方程模型273.3.2一方程模型273.4标准k-ε二方程模型283.4.1标准k-ε模型283.4.2标准k-ε模型的有关计算公式283.4.3标准k-ε模型的控制方程组303.4.4标准k-ε模型方程的解法及适用303.5改进型k-ε模型313.5.1RNG k-ε模型313.5.2Realizable k-ε模型323.6在近壁区使用k-ε模型的问题及对策343.6.1近壁区流动的特点343.6.2在近壁区使用k-ε模型的问题363.6.3壁面函数法363.6.4低雷诺数k-ε模型393.7Reynolds应力方程模型403.7.1Reynolds应力输运方程403.7.2RSM的控制方程组及其解法443.7.3对RSM适用的讨论453.8大涡模拟463.8.1大涡模拟的基本思想463.8.2大涡运动方程463.8.3亚格子尺度应力模型483.8.4LES控制方程的求解48第4章控制方程的离散504.1离散化概述504.1.1离散化的目的504.1.2离散时所使用的网格514.1.3常用的离散化方法514.2有限体积法及其网格524.2.1有限体积法的基本思想524.2.2有限体积法的区域离散534.3一维稳态问题的有限体积法544.3.1问题的描述554.3.2生成计算网格554.3.3建立离散方程554.3.4求解离散方程584.4常用的离散格式644.4.1问题描述644.4.2中心差分格式654.4.3一阶迎风格式674.4.4混合格式714.4.5指数格式734.4.6乘方格式744.5高阶离散格式744.5.1二阶迎风格式744.5.2UICK格式764.6各种离散格式的能对比81第5章流场数值计算835.1流场数值解法概述835.1.1常规解法存在的主要问题835.1.2流场数值计算的主要方法845.2交错网格技术875.2.1普通网格875.2.2交错网格885..动量方程的离散905.3流场计算的SIMPLE算法955.3.1SIMPLE算法的基本思路955.3.2速度修正方程965.3.3压力修正方程975.3.4SIMPLE算法的计算步骤985.3.5SIMPLE算的讨995.4改进的SIMPLE算法1005.4.1SIMPLEC算法1015.4.2PISO算法1025.5瞬态问题的数值计算1055.5.1瞬态问题的SIMPLE算法1055.5.2瞬态问题的PISO算法106下篇应用篇第6章大气边界层与大气扩散1116.1大气污染物的弥散过程、大气湍流扩散1116.1.1大气污染物的弥散过程1116.1.2大气湍流1136.1.3湍流扩散1166.1.4大气扩散状态与气象条件的关系1176.2大气边界层1186.2.1大气边界层的一般特点和分装1186.2.2大气边界层的运动及能量和物质的垂直运输1216..近地面层1266.2.4不稳定大气边界层1416.2.5混合层发展的简化模式1476.2.6稳定大气边界层149第7章不同温度层结下建筑物周围流场影响1617.1数值模拟1627.1.1边界条件1627.1.2不同温度层结实现1647.2结果分析与比较1647.2.1建筑物对流场的影响1657.2.2建筑物对湍流的影响1677.3结论168第8章不同温度层结下山体对流场与污染物扩散影响1708.1数值模拟1728.1.1湍流模型1738.1.2边界条件1738.2结果分析与比较1758.2.1流场结构1758.2.2湍流结构1798..浓度场分析1798.3结论184第9章规则建筑群中流动和污染物扩散的研究1859.1模拟描述1879.1.1几何描述1879.1.2计算域和网格1879.1.3边界条件1899.2模型有效分析1909.2.1MUST现场实验描述1909.2.2模拟设置1929..统计学分析1929.3结果分析1959.3.1纵向速度(u/Uref)1969.3.2垂直速度(w/Uref)1999.3.3湍流动能(k/U2ref)2009.3.4流场结构2019.3.5污染物扩散2010章不同温度层结对LNG蒸气扩散影响20410.1数值模拟20510.1.1计算域设置20610.1.2边界条件设置20710.2数值模拟有效分析20910.2.1边界条件20910.2.2验结果分析21010.3不同稳定度对LNG扩散的影响21210.3.1垂直分布21310.3.2水平分布21710.4结论218参考文献219
郭栋鹏,太原科技大学,副教授,博士,2011年于太原理工大学与中国辐防护研究院联合培养环境工程专业,获博士,长期从事大气边界层物理模拟理论与试验研究、大气扩散模式与数值计算及其在环境影响评价中的应用。
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