离心叶轮内流数值计算基础_PDF下载[41MB-百度云]张启华

内容简介

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《离心叶轮内流数值计算基础》根据作者多年来在叶轮机械与流体力学相关领域的积累和研究成果提炼而成。主要内容包括流体基本属性、基本方程组的推导、网格生成的代数法与微分法、网格量的计算、模型方程的分类及求解特征、差分及其稳定性分析、有限体积法的基本原理、不可压缩N-S方程的离散计算、边界条件的实施、代数方程系统的迭代法、动-静子耦合流动模型与算法，以及并行编程基础等。《离心叶轮内流数值计算基础》注重理论体系的完整、系统和实用性，将抽象的理论与具体实例相结合、数理基础与当前热点相结合，强调研究思路与解决方法的贯通，既可作为教学用书，也可供科研参考。

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目录第1 章流体基本概念 111 概况11.2 流体属性 11.2.1 运动属性1.2.2 质点加速度31.2.3 其他运动属性 41.2.4 流体的黯性系数7第2 章流动方程的推导 92.1 概况 92.2 方程组的分类92.3 质量守恒-一连续性方程 102.4动量守国一- Navier-Stokes 方程 112.4.1 静止流体 132.4.2 牛顿流体变形定律 132.4.3 热力学压力与平均压力162.4.4 Navier-Stok，四方程 162.4.5 不可压缩流动 172.5 惯性坐标系与旋转坐标系 17第3 章网格生戚与计算基础 203.1 概述 203.2 网格生成方法的演变 213.3 代数生成法 213.3.1 解析法 213.3.2 代数插值法 223.4 微分生成法253.4.1 微分法 253.4.2 网格实例 263.5 非结构网格生成方法 273.5.1 Voronoi 图 273.5.2 三角化293.5.3 阵面推进法 303.5.4 面三角化实现313.6 几何量计算343.6.1 法向量和面中心 343.6.2 单元交汇处理373.7 网格质量探讨413.7.1 基本要素413.7.2 单元非正交性423.7.3 单元偏移率423.7.4 单元扭曲度423.7.5 单元体积比423.7.6 扭曲枝正43第4 章模型方程及其求解特征 464.1 概述 464.2 模型方程分类 464.2.1 椭圆型方程 464.2.2 双曲型方程474.2.3 抛物型方程484.3 椭圆型方程494.4双曲型方程514.5抛物型方程534.5.1 热传导534.5.2 线性对流扩散554.6 von Neumann 稳定性分析 564.6.1 披动方程 564.6.2 热传导方程574.6.3 二维热传导方程 584.7 差分法理论基础 594.7.1 格式构造 594.7.2 精度分析604.7.3 代数方程系统61第5 章有限体积方法基本原理675.1 控制方程组 675.1.1 连续方程 675.1.2 动量方程 675.1.3 雷诺平均N-S 方程 685.1.4 热方程 695.1.5 标量传输方程 715.2 网格与变量的布置方式 725.2.1 网格选择 725.2.2 变量布置选择 735.3 时间离散 735.3.1 物性参数 745.3.2 质量流量 745.3.3 源项 745.3.4 通用离散格式 755.4基于单元中心的有限体积离散 755.4.1 基本定义 755.4.2 对流项离散 785.4.3 扩散项离散 805.4.4 梯度离散计算 80第6 章不可压缩N-S 方程的离散远程 896.1 对流-扩散方程及离散8961.1 对流扩散方程 8961.2 离散格式 906.2 标量对流-扩散方程的迭代解926.2.1 选代法的构造 926.2.2 方程右端选代格式 936.2.3 方程左端矩阵构造 946.3 对流扩散贡献的计算 976.3.1 对流部分976.3.2 扩散部分 986.3.3 计算过程986.4质量流量的计算1006.5 扩散项的面参数计算， 1016.6 速度预测步 1026.7 压力泊松方程求解 1076.8 k-ε 方程的求解 1116.8.1 控制方程6.8.2 离散格式 1126.9 雷诺应力方程的求解 1156.9.1 控制方程 1156.9.2 离散格式 117第7 章边界条件的处理 1207.1 概况 1207.2 常用边界条件 1207.3 边界条件的离散 1217.4 壁面边界的处理 1237.4.1 变量及记号 1247.4.2 两速度模型 1247.4.3 单速度模型 1257.4.4 k-g 模型中的速度边界条件 1267.4.5 R？j毛模型中的速度边界条件1297.4.6 k-g 模型中的k 和ε 边界条件 1307.4.7 R？j-ε 模型中的马3 和ε 边界条件 1317.4.8 标量的边界条件 1327.5 粗糙壁面边界的处理 1357.5.1 变量及记号 1357.5.2 两速度模型 1367.5.3 单速度模型 1367.5.4 k-g 模型中的速度边界条件 1367.5.5 k-g 模型中的k 和ε 边界条件 1397.5.6 标量的边界条件 140第8 章代敢方程组的求解方法 1438.1 概况 1438.1.1 棚谴 1438.1.2 向量范数及内积 1438.1.3 主值及矩阵范数 1448.1.4 矩阵类别及矩阵分解 1468.1.5 Cayley-Hamilton 定理 1478.2 稀疏矩阵存储 1478.2.1 坐标格式 1478.2.2 压缩稀疏行(列)格式 1488.3 法代法基础1498.3.1 线性选代方法的收敛特征 1498.3.2 分裂法1508.3.3 Rich缸dson 、Jacobi 和Gauss-Seidel 选代法1518.3.4 阻尼Rich町dson、Jacobi 和Gauss-Seidel 选代法1528.4梯度法 1538.4.1 梯度法原理1538.4.2 *速下降法1548.4.3 投影法1578.5 对称正定系统的共辄梯度法 1578.5.1 共辄梯度法的且想 1578.5.2 共辄梯度法介绍1588.5.3 共辄梯度法的推导 1608.5.4 共辄梯度法的收敛特征1638.6 Arnoldi 过程 1638.7 通用Krylov 子空间法及GMRES 法 1678.7.1 通用Krylov 子空间法1678.7.2 计算Xm 1688.7.3 GMRES 方法 1698.7.4 GMRES 方法的收敛特征1718.8 双共辄梯度法 1718.8.1 LANCZOS 双正变化1728.8.2 双共辄梯度法 1758.8.3 CGS 和BiCGStab 方法1768.9 预处理技术 1778.9.1 预处理GMRES 方法 1778.9.2 预处理共辄梯度方法 1788.9.3 预处理共辄梯度的收敛特征 1808.9.4 通用预处理技术1808.10 多重网格方法1828.10.1 一维椭圆模型问题1828.10.2 误差光顺 1838.10.3 两重网格.1858.10.4 多重网格 185第9 章动-静子模型及并行技术 1899.1 概况 1899.2 稳态模型 1909.2.1 旋转参考系方法 1909.2.2 Mixi丑g Plane 模型 1929.3 非稳态模型 1949.3.1 滑移网格技术 1949.3.2 其他方法介绍 1969.4 MPI 基础1979.4.1 为何选择并行 1979.4.2 消息传递接口 1989.4.3 OpenMP 2049.4.4 并行编程新发展 209参考文献附录基本算子及运算 213