直升机空气动力学丛书：直升机计算流体动力学基础 [Foundations of Helicopter Computational Fluid Dynamics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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招启军，徐国华 著

图书标签:

• 直升机
• 空气动力学
• 计算流体动力学
• CFD
• 旋翼
• 飞行器
• 工程
• 航空
• 数值模拟
• 气动设计

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030482488

版次：1

商品编码：11961645

包装：平装

丛书名： 直升机空气动力学丛书

外文名称：Foundations of Helicopter Computational Fluid Dynamics

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：314###

内容简介

　　《直升机空气动力学丛书：直升机计算流体动力学基础》将从四个方面描述直升机计算流体力学方面的知识，主要包括：基础知识、网格技术、数值方法、验证与应用。将国际上新发展的直升机CFD方法，以及作者团队正在研究和积累的相关成果为基础，重点描述直升机CFD中的关键的网格技术、数值求解技术、混合CFD方法、动量源方法以及直升机流场的数值验证等。

内页插图

目录

序
前言
符号表

第1章 绪论
1．1 直升机旋翼空气动力学概述
1．2 直升机CFD研究进展
1．2．1 位势方程的发展及应用
1．2．2 Navier-Stokes方程的发展及应用
1．2．3 旋翼CFD／CSD耦合方法的发展
1．2．4 国内直升机CFD研究概况
1．2．5 旋翼CFD方法中的网格技术
1．3 本书的研究脉络
参考文献

第2章 计算流体动力学基础知识
2．1 流体力学控制方程
2．1．1 基本假设
2．1．2 控制方程
2．1．3 Navier-Stokes方程与Euler方程
2．1．4 流体力学控制方程的性质
2．1．5 小扰动和全位势方程
2．2 有限差分理论基础
2．2．1 差分格式建立基础
2．2．2 差分格式及其构造
2．2．3 差分格式的性质
2．2．4 数值耗散与数值色散
参考文献

第3章 网格生成方法
3．1 二维翼型结构网格分类
3．2 翼型构型的参数化方法及表面点加密方法
3．3 基于代数法的初始网格生成
3．3．1 常用的代数法
3．3．2 CLORNS代码中的二维旋翼翼型初始网格生成方法
3．4 二维翼型网格的椭圆型偏微分方程生成方法
3．4．1 网格坐标变换
3．4．2 泊松方程的差分离散
3．4．3 源项的确定方法
3．4．4 泊松方程生成网格结果
3．5 其他网格生成方法
3．5．1 双曲型偏微分方程法
3．5．2 抛物型偏微分方程法
3．6 三维桨叶网格生成方法
3．6．1 参数化桨叶网格生成方法
3．6．2 三维泊松方程法生成桨叶网格
3．7 围绕复杂外形的三维结构网格生成
3．7．1 抛物型法向外推法
3．7．2 三维网格生成结果
参考文献

第4章 运动嵌套网格技术
4．1 嵌套网格技术概述
4．2 直升机常用运动嵌套网格系统
4．2．1 二维翼型动态失速运动嵌套网格系统
4．2．2 三维旋翼运动嵌套网格系统
4．2．3 倾转旋翼机全机贴体嵌套网格系统
4．3 点和单元的位置关系判别方法
4．3．1 角度求和法
4．3．2 表面矢量法
4．4 挖洞方法
4．4．1 “Hole-map”方法
4．4．2 “透视图”方法
4．4．3 “扰动衍射”方法
4．4．4 挖洞方法的对比
4．5 插值方法与贡献单元搜索方法
……

第5章 其他网格技术
第6章 旋翼流场的控制方程
第7章 空间离散方法
第8章 时间离散方法及求解条件
第9章 高效推进方法
第10章 混合CFD方法
第11章 动量源方法
第12章 直升机CFD方法的验证

索引
图版

直升机空气动力学丛书：直升机计算流体动力学基础 图书简介 《直升机空气动力学丛书：直升机计算流体动力学基础》是一部深入探讨直升机气动性能分析核心技术——计算流体动力学（CFD）理论与实践的专业著作。本书旨在为从事直升机设计、研发、制造及相关科研领域的工程师、技术人员及高等院校师生提供一套系统、严谨且实用的CFD知识体系。 本书的编写立足于CFD技术在直升机设计中的重要作用，旨在揭示数值模拟如何以前所未有的精度和效率，帮助工程师理解复杂的直升机气动现象，优化旋翼和机身的气动布局，从而提升直升机的性能、降低噪声、减少振动，并最终实现更安全、更经济的飞行。 内容概述： 本书从流体力学的基本原理出发，循序渐进地介绍了CFD方法在直升机领域的应用。 第一部分：流体力学基础与CFD方法论 流体力学基本方程： 详细阐述了描述流体运动的纳维-斯托克斯方程组及其在直升机气动分析中的意义。重点介绍不可压缩和可压缩流动的相关方程，以及这些方程在不同飞行状态下的简化形式。 数值离散方法： 深入讲解了有限差分法、有限体积法和有限元法等CFD领域的核心数值离散技术。对于直升机气动分析常用的有限体积法，将进行更为详尽的介绍，包括通量计算、界面重建和守恒性保证等关键环节。 求解算法： 介绍求解非线性偏微分方程组的各种数值算法，包括迭代法、隐式/显式方法以及压力-速度耦合算法（如SIMPLE系列算法）在直升机CFD计算中的应用。 湍流模型： 深入剖析了直升机气动中普遍存在的湍流现象，并详细介绍了各种主流的湍流模型，如雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型（包括 Spalart-Allmaras、k-ε、k-ω 系列模型）、大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）等。本书将重点分析不同模型在模拟直升机旋翼复杂流场（如诱导速度、脱体涡、桨尖涡等）时的适用性、精度与计算成本。 网格生成技术： 强调了高质量计算网格对CFD结果准确性的决定性影响。本书将介绍结构网格、非结构网格以及混合网格的生成方法，并重点关注直升机复杂几何（如三维旋翼叶片、机身、尾桨等）的网格划分策略，包括边界层网格、适应性网格以及局部网格加密技术。 第二部分：直升机CFD应用与实践 旋翼气动分析： 这是本书的核心应用领域。将详细介绍如何使用CFD方法模拟直升机旋翼在不同飞行状态下的气动性能，包括： 旋翼升力与阻力计算： 分析不同攻角、桨叶构型、转速和飞行速度对旋翼气动载荷的影响。 复杂气动现象分析： 深入研究旋翼桨尖涡、脱体涡、展向流动、失速（包括前进侧失速和后行侧失速）等复杂流动机理，以及它们对旋翼性能和稳定性的影响。 旋翼-机身相互作用： 分析旋翼产生的流动如何与机身相互作用，进而影响整体气动性能，特别是尾桨和主旋翼之间的干扰效应。 声学气动载荷预测： 探讨如何利用CFD预测旋翼产生的气动噪声源，为降低直升机噪声提供依据。 机身与尾桨气动分析： 关注直升机机身和尾桨的气动特性，包括： 机身外形优化： 利用CFD研究机身外形对气动阻力、升力以及与其他部件（如起落架、挂载物）的流体干扰影响。 尾桨功能与设计： 分析尾桨在抵消主旋翼反作用力、提供航向控制等方面的气动作用，以及不同尾桨构型（如传统尾桨、涵道尾桨、双反转旋翼等）的气动性能差异。 CFD计算流程与后处理： 前处理： 几何建模、网格生成、物理模型设置、边界条件定义。 求解： 详细说明CFD软件在直升机计算中的操作流程，包括稳态计算与非稳态（瞬态）计算的策略选择。 后处理： 结果可视化（如速度场、压力场、涡量可视化）、数据提取与分析（如升力线、阻力系数、扭矩系数、载荷分布）、气动性能评估与对比。 第三部分：先进CFD技术与展望 先进CFD方法： 介绍一些前沿的CFD技术，如： 动网格技术： 应对旋翼旋转等复杂运动边界的处理。 流固耦合（FSI）分析： 考虑叶片弹性变形对气动性能的影响。 多物理场耦合： 如气动与热管理、气动与声学耦合。 CFD在直升机设计中的集成： 探讨如何将CFD分析有效地集成到整个直升机设计流程中，实现设计迭代的自动化和智能化。 未来发展趋势： 展望CFD技术在直升机领域的未来发展方向，包括更高精度的模拟、更快的计算速度、以及与机器学习等新兴技术的结合。 本书通过理论讲解、算例分析和实践指导相结合的方式，力求帮助读者掌握CFD在直升机气动领域的应用精髓。书中包含大量详实的图表、计算结果和案例分析，旨在让读者对直升机复杂的流场特性及其数值模拟方法有直观的认识和深刻的理解。读者在阅读本书后，将能独立运用CFD工具进行直升机气动性能的初步评估和分析，并为更深入的研究和设计打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

在我对这本书的整体期待中，还有一个非常重要的方面，那就是其在教学和学习上的易用性。我希望这本书的语言风格能够清晰、准确，避免使用过于晦涩的专业术语，或者能够对这些术语进行充分的解释。排版设计也同样重要，良好的排版能够使读者更容易地跟随作者的思路，理解复杂的公式和图表。我期望书中能够包含足够的插图和图表，以直观地展示各种流场现象和数值算法。对于每个章节，如果能够提供适当的练习题或者思考题，那就更好了，这有助于读者巩固所学知识，并加深对概念的理解。总而言之，我希望这本书能够成为一本既有深度又有广度，同时又易于学习和掌握的直升机CFD经典教材，能够真正帮助广大研究者和工程师提升在该领域的专业能力。

评分☆☆☆☆☆

直升机CFD的最终目的，是为了指导和优化直升机的设计。因此，我非常期待这本书能够连接理论与实践，提供丰富的案例研究，展示CFD技术在实际直升机设计过程中的应用。例如，书中是否能够展示如何利用CFD优化旋翼桨叶的气动外形，以提高升力效率、降低阻力，或者减小气动噪声？如何通过CFD分析评估不同尾桨构型的性能，以提高效率并减小振动？如何利用CFD预测直升机在复杂环境下的气动表现，如起降过程中的地面效应、复杂地形中的气流扰动等？更进一步，我希望书中能够探讨CFD在直升机气动弹性设计、主动流动控制以及新型直升机构型（如倾转旋翼机）的气动设计中的应用。一本优秀的教材，应该能够激发读者将所学知识应用于解决实际工程问题，这本书在这方面的价值，将是其能否成为经典的关键。

评分☆☆☆☆☆

对于任何涉及复杂物理过程的数值模拟，网格生成都是一个不可忽视的环节，也是影响计算精度和效率的关键因素之一。我非常关心这本书在网格生成方面的论述。直升机旋翼叶片本身具有复杂的几何形状，再加上其高速旋转引起的运动，使得网格生成变得尤为挑战。我希望书中能够详细介绍如何处理动边界问题，例如使用重叠网格、嵌入边界法或者动网格技术。同时，我也期望书中能够探讨不同网格类型，如结构网格、非结构网格以及混合网格，在直升机CFD中的优缺点，以及如何根据具体的计算问题选择最合适的网格生成策略。此外，网格质量对计算结果的影响也是我非常关注的。书中是否能够给出关于网格质量评估的标准，以及如何通过网格优化来提高计算精度，这些都是实操过程中非常实用的指导。我尤其希望看到书中能够针对直升机旋翼的特点，提供一些网格划分的经验性建议，例如在叶片表面、梢涡区域等关键区域如何进行网格加密。

评分☆☆☆☆☆

在完成CFD计算之后，如何有效地进行结果后处理，并从中提取有价值的信息，是衡量CFD应用效果的关键。我非常期待这本书在后处理方面能提供详尽的指导。直升机CFD计算产生的数据量巨大，包括速度场、压力场、涡量场、载荷分布等。我希望书中能够介绍常用的后处理工具，以及如何利用这些工具对计算结果进行可视化，例如绘制流线图、等值线图、表面压力分布图等，以便直观地理解流动现象。更重要的是，我希望书中能够指导读者如何提取关键的气动参数，例如升力、阻力、力矩、旋翼功率、尾桨效率等，并对这些参数进行统计分析和不确定性评估。对于直升机研究而言，深入分析梢涡动力学、诱导速度分布以及气动噪声的产生机制，是优化设计的重要方向。我希望书中能够提供相关的后处理方法和分析工具，帮助我们更深入地理解这些复杂的气动现象。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本真正有价值的学术专著，不仅要传授现有的知识，更要为未来的研究指明方向。直升机CFD作为一个不断发展的领域，依然存在许多挑战和未解之谜。我希望这本书能够对直升机CFD的前沿研究方向进行展望，例如在人工智能辅助CFD设计、机器学习在CFD模型构建中的应用、以及在CFD中集成气动声学和气动热力学等方面的进展。同时，书中是否能够探讨CFD与实验数据的融合，以及如何利用混合方法来提高CFD预测的准确性和可靠性。此外，对于开源CFD软件在直升机领域的应用，以及如何构建更易于访问和使用的CFD工具，我也非常感兴趣。一本能够引领读者思考和探索的教材，其价值将是长远的。

评分☆☆☆☆☆

毫无疑问，一本关于直升机CFD的书籍，其核心价值在于如何将抽象的数值计算方法转化为解决实际工程问题的工具。我非常期待书中能够包含丰富的直升机CFD算例，从最基础的单翼型线气动特性分析，到复杂的旋翼桨叶气动载荷预测，再到整机气动性能的综合评估。例如，在旋翼桨叶的气动载荷计算方面，我希望书中能够详细阐述如何考虑桨叶的挥舞、摆振、扭转等复杂运动对气动性能的影响，以及如何处理桨叶与尾桨、机身之间的气动干扰。此外，对于直升机在不同飞行状态下的气动表现，如悬停、前飞、侧飞、后飞以及高速飞行时的气动特性，我也希望书中能够提供相关的CFD分析方法和结果。一本优秀的教材，不仅要教会读者“怎么做”，更要教会读者“为什么这么做”，理解其中的物理机制和数学原理。因此，我期望书中在展示CFD技术的同时，能够深入剖析其背后的空气动力学原理，帮助读者建立起直观的物理概念，而非仅仅停留在算法层面。

评分☆☆☆☆☆

作为一个常年与飞行器打交道的研究者，我深知流体力学在直升机设计中的核心地位。尤其是在当今技术飞速发展的时代，传统的风洞试验虽然依旧是验证设计的重要环节，但其成本高昂、周期漫长以及在某些极端工况下难以实现等缺点，使得计算流体动力学（CFD）的地位愈发凸显。我一直以来都在寻找一本能够系统性地介绍直升机CFD基础理论和实际应用的著作，能够帮助我更好地理解数值模拟的原理，掌握相关的软件工具，并将其有效地应用于我的研究工作中。这本书的出现，无疑满足了我长久以来的期望。书名中“直升机空气动力学丛书”的定位，就已经预示了其专业性和针对性，而“直升机计算流体动力学基础”则直接点明了其核心内容——为读者构建一个坚实的CFD知识体系，使其能够独立地进行直升机相关的数值模拟分析。我尤其关注书中是否能够深入浅出地讲解Navier-Stokes方程在直升机气动问题中的具体应用，如旋翼叶片绕流、尾桨效率分析、复杂气动耦合效应等。同时，我也期待书中能够提供关于网格生成、模型选择、求解器设置以及结果后处理等方面的详细指导，这些都是实际操作中至关重要的环节。一本好的教材，不仅要传授知识，更要激发读者的思考和探索精神。我希望这本书能够通过清晰的逻辑、严谨的推导以及丰富的案例，让读者在学习过程中能够逐渐培养出独立解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

随着计算机硬件性能的飞速提升，以及并行计算技术的不断发展，大规模并行计算已经成为CFD领域的主流。直升机CFD的计算需求往往非常庞大，特别是在进行高精度非定常全耦合仿真时。我非常关注这本书在并行计算和高性能计算（HPC）方面的论述。我希望书中能够介绍如何有效地利用多核处理器、GPU以及集群系统来加速CFD计算。这包括对并行算法的讲解，如域分解、消息传递接口（MPI）以及图形处理器（GPU）计算等。此外，书中关于计算资源的管理和调度，以及如何针对特定的硬件平台进行CFD软件的优化，也是我非常感兴趣的内容。对于实际的工程应用而言，能够有效地利用HPC资源，缩短计算周期，降低计算成本，是实现高效设计迭代的关键。我希望这本书能够提供切实可行的指导，帮助我们更好地驾驭HPC带来的强大计算能力。

评分☆☆☆☆☆

在CFD计算过程中，求解器的选择和设置直接关系到计算的收敛性和准确性。直升机CFD的研究涉及到非定常流动、大规模涡结构以及气动声学等复杂问题，对求解器的要求非常高。我希望这本书能够对现有的各类求解器进行系统的介绍，并分析它们在处理直升机特定问题时的优劣。例如，在处理非定常流动时，不同时间离散格式的精度和稳定性差异；在处理高雷诺数流动时，如何选择合适的数值格式以避免数值耗散；以及在处理跨音速或超音速流动时，如何应对激波的产生和传播。书中对于耦合求解器的讨论也同样重要，直升机是一个高度耦合的系统，旋翼、尾桨、机身之间的气动干扰以及旋翼的结构弹性变形都会对气动性能产生显著影响。因此，能够进行气动-结构耦合（Aeroelasticity）分析的CFD方法是至关重要的。我期待书中能够阐述相关的数值方法和实现技巧，帮助我们解决这些复杂耦合问题。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书时，我便被其结构所吸引。从序言开始，作者就为我们描绘了直升机CFD领域的发展脉络和研究现状，这为我们理解后续内容奠定了良好的基础。随后，书中开始逐一讲解CFD的基本原理，包括流体力学的基本方程组，如连续性方程、动量方程和能量方程，以及它们在直升机气动问题中的离散化方法，如有限差分法、有限体积法和有限元法。我特别关注的是书中对于不同数值方法的优劣势分析，以及它们在处理直升机复杂流动特性，如分离流、激波、湍流等方面的适用性。对于我这样一名希望将CFD技术应用于实际工程设计的研究者来说，了解这些方法的内在机理，才能更好地选择和运用它们。书中关于湍流模型的部分，我认为至关重要，直升机旋翼在高速旋转和复杂姿态下，会产生大量的湍流，准确地模拟这些湍流是预测直升机气动性能的关键。我希望书中能够详细介绍RANS、LES、DNS等不同湍流模型的原理、适用范围以及在直升机CFD中的具体应用案例。同时，书中关于边界条件设置的讲解也应该足够详尽，因为错误的边界条件设置往往会导致计算结果的严重偏差。

评分☆☆☆☆☆

书不错，内容很前沿，是直升机不可或缺的材料

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送货快，质量好。再便宜点就更好。

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书质量很好，包装精致，很满意

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