Jisuan Liuti Lixue 计算流体力学 李大鸣范玉编著 天大学出版社 TIANJIN UNIVERSITY PRESS 内容提要 本书系统地介绍了计算流体力学的基本理论、方法和工程应用.内容包括：计算流体力学的基本方 程、计算流体力学的有限差分方法和有限元方法以及计算流体力学在工程中的应用.第1章介绍了流体 力学和计算流体力学的发展过程，并对流体力学中不同形式的方程进行了推导和说明：第2章对差分方法 的原理和应用进行了介绍；第3章对有限元方法的原理和应用进行了闸述；第4章说明了不同的计算网格 形式，最后列举了一个完整的工程应用实例. 本书可供水利工程专业研究生和从事计算流体力学应用和研究的师生、科研人员及工程技术人员使 用，适于24~32学时的教学选用. 图书在版编目(CIP)数据 计算流体力学/李大鸣，范玉编著.一天津：天津大学出版 社，2014.7 ISBN978-7-5618-5140-1 1.①计Ⅱ.①李②范Ⅲ.①计算流体力学- 研究生-教材V.①035 中国版本图书馆CIP数据核字(2014)第176359号 前言 前言 流体是物质存在的物理形态之一，如果将物质存在的形态归纳为固体、液体和气体，而 流体就包含了液体和气体，流体所反映的物理形态占物质存在形式的三分之二，研究流体的 运动规律的普遍意义则不言而喻. 流体运动的研究涉及众多的科学研究领域，如航天、航空、造船、潜海、气象、海洋、水力、 环境、液压、微灌、石化、纳米疏水表面等宇观、宏观和微观工程领域，可见研究流体运动具有 重要的理论意义和广泛的应用价值. 流体是可流动的物质，主要表现为易流动性.具体来讲，在重力场中，流体没有自身的 形状，其外部形状可以充满或部分充满所占有的容器；静止流体不能承受微小的切应力，在 微小的切应力的作用下，流体会发生变形，从而破坏静止状态，进入运动状态；静止流体内部 不能承受拉力，在拉力作用下，流体会破碎，失去静止状态；静止流体的自由表面可以承受微 小的拉力，并保持静止状态，这种拉力是由于流体分子与其他物质分子间的引力作用形成 的，这种拉力称为表面张力.流体可以承受压力，不同流体承受一定压力使自身体积变化不 明显的情况，可以用不可压缩流体的概念来处理. 流体力学是研究流体宏观运动规律的科学，宇观和微观流体运动日前没有纳人传统流 体力学的研究范畴. 研究流体运动规律的方法主要有现场观测法、理论分析法，实（试）验研究法和数值模 拟法. 现场观测法是置身于物理现象出现的自然环境之中，采用直接观察或借助仪器记录物 理现象发生过程中的主要物理参数或摄取影像，作为第一手资料直接反映物理现象的存在 形式和运动过程，为进一步研究物理现象的运动机理提供依据和验证. 理论分析法主要是通过观察自然界中的流体运动现象，分析其现象的成因、动力作用过 程和数学物理描述方法，这一研究过程往往是从现象分析出发，着眼于主要影响因素，提出 合理的假定条件，通过物质连续、物质守恒原理，建立数学物理方程，寻找数学物理方程的求 解方法，得到对物理现象进行描述的数学表达式，最终比较物理现象与数学表达式的近似程 度.流体力学中的主要基本假定是连续介质假定. 实（试）验研究法主要是突出研究对象的主要影响因素，选择合理的模型相似理论，在 实（试）验场地中重塑自然环境的条件，重现流体运动过程，采集记录实（试）验过程中的数 据、图像资料，根据模型比尺反算自然条件下流体运动过程的物理量，最终比较物理现象与 实（试）验成果资料的近似程度. 如果现场观测的环境确实已经存在并且很容易身临其境，如果...
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