計算流體力學--從實踐中學習 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[澳] Jiyuan Tu Guan Heng Y 著

圖書標籤:

• 計算流體力學
• CFD
• 流體動力學
• 數值方法
• 工程應用
• 有限體積法
• 計算物理
• 科學計算
• MATLAB
• OpenFOAM
• 湍流模型

店鋪： 潤軒澤轅圖書專營店

齣版社： 東北大學齣版社

ISBN：9787551707862

商品編碼：28534082401

包裝：平裝

齣版時間：2014-10-01

基本信息

書名：計算流體力學--從實踐中學習

：78元

作者： Jiyuan Tu Guan Heng Yeoh, Chaoq

齣版社：東北大學齣版社

齣版日期：2014-10-01

ISBN：9787551707862

字數：

頁碼：330

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《計算流體力學：從實踐中學習》的目的是為現在和將來使用CFD的讀者提供一本閤適的教材。CFD是一門與數學相關的復雜學科，《計算流體力學：從實踐中學習》旨在為讀者提供通俗易懂的CFD基礎理論、基本技術和實用指南，而非計算技術中的復雜數學和理論。《計算流體力學：從實踐中學習》嘗試用各種方式來討論所涉及的素材，以引起讀者的興趣。《計算流體力學：從實踐中學習》的特色在於從實踐中理解CFD。基於在CFD教學方麵的經驗，作者能夠確認初學者在開始時應掌握的基本概念。《計算流體力學：從實踐中學習》精心設計的係列CFD計算實例可以促進讀者的學習，同時可以更好地理解CFD的基本原理。《計算流體力學：從實踐中學習》所采用的方法是專為緻力於CFD技術工程實踐的初學者而設計的。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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深入探索數字孿生與係統工程的融閤實踐 本書聚焦於一個快速發展的交叉學科領域：數字孿生（Digital Twin）技術在復雜係統工程中的深度應用與實現路徑。 隨著工業4.0和智能製造的浪潮，如何構建一個與物理實體實時同步、高度逼真的虛擬模型，並利用它來進行預測性維護、性能優化和決策支持，成為瞭工程領域的核心挑戰。本書旨在為讀者提供一個全麵、係統的框架，闡述從概念構建到實際部署的全過程。 第一部分：數字孿生基礎與理論基石 本部分將首先奠定理解數字孿生復雜性的理論基礎。我們不再滿足於傳統的CAD模型或簡單的仿真軟件，而是深入探討數字孿生如何整閤多源異構數據，實現跨越生命周期的信息閉環。 第一章：數字孿生的演進與核心範式 本章追溯瞭從模擬技術到虛擬模型，再到真正意義上的數字孿生的發展曆程。我們將詳細解析數字孿生的三個核心維度：物理實體、虛擬模型和連接（數據流）。深入剖析不同成熟度等級的孿生體，從描述型（Descriptive）到規範型（Prescriptive），並強調語義互操作性在構建一緻性孿生模型中的關鍵作用。重點討論數據模型標準（如MBD、IFD）如何支撐跨平颱的數據集成。 第二章：數據驅動的建模與同步機製 數字孿生的生命力在於其與物理世界實時、準確的同步。本章詳盡分析瞭用於數據采集、清洗、傳輸和融閤的技術棧。這包括瞭物聯網（IoT）傳感器網絡的設計原則、邊緣計算（Edge Computing）在降低延遲中的作用，以及時間序列數據庫（TSDB）的選型與優化。我們將探討同步延遲的量化評估方法，並介紹基於事件驅動和周期性更新的不同同步策略，以及在數據不完整或缺失情況下的狀態估計與插值算法。 第三章：構建高保真虛擬模型的計算挑戰 虛擬模型是孿生的“大腦”。本章聚焦於如何利用先進的計算方法來保證模型保真度（Fidelity）。內容涵蓋： 1. 多物理場耦閤建模的復雜性： 如何將熱、力、電磁等多種物理場方程在同一時間尺度和空間網格上進行耦閤求解。 2. 模型降階（Model Order Reduction, MOR）： 針對高維、高精度的有限元模型（FEM）或計算流體力學（CFD）模型，介紹如何提取其本質動態特性，構建輕量化的代理模型（Surrogate Models），以滿足實時仿真需求。我們將分析Proper Orthogonal Decomposition (POD) 和 Kriging插值法在MOR中的應用邊界。 3. 材料本構模型的動態更新： 探討如何將實驗數據或在綫監測數據反饋給材料模型，使其能夠反映製造過程、老化或疲勞損傷帶來的材料屬性變化。 第二部分：數字孿生在係統優化中的應用 擁有高保真的數字模型後，本部分將轉嚮如何利用這些模型進行高級分析和實際決策。 第四章：基於孿生的預測性維護與健康管理 預測性維護是數字孿生最直接的應用場景之一。本章深入講解如何將傳感器數據映射到係統的潛在故障模式。我們將詳細介紹故障樹分析（FTA）和事件樹分析（ETA）與孿生模型的集成，如何通過模擬不同載荷條件下的應力演化和裂紋擴展，來預測剩餘使用壽命（RUL）。此外，本章還會介紹基於概率的壽命預測模型，而非簡單的閾值報警。 第五章：優化設計迭代與“What-If”分析 在産品開發階段，數字孿生提供瞭一個無風險的實驗平颱。本章探討如何利用孿生體進行參數空間探索（Design Space Exploration）。我們將介紹響應麯麵法（Response Surface Methodology, RSM）與濛特卡洛模擬在孿生環境中的結閤使用，用以評估設計變量對係統整體性能指標（如能效、可靠性）的敏感性。強調自動化優化流程，即從目標函數的設定到優化算法（如遺傳算法或粒子群優化）在雲端孿生實例上的並行執行。 第六章：操作層麵的實時決策支持與閉環控製 數字孿生不僅用於預測，更應用於實時乾預。本章討論如何將孿生模型的結果實時反饋給物理係統的控製器。重點在於控製律的驗證：在將新的控製算法部署到物理設備前，先在數字孿生體上進行嚴格的壓力測試和安全裕度驗證。探討模型預測控製（MPC）在利用孿生體優化未來係統行為方麵的優勢，以及如何處理模型與實際係統之間的“模型不確定性誤差”。 第三部分：實施挑戰與未來展望 本部分著眼於在實際工業環境中部署數字孿生技術所麵臨的非技術性挑戰，以及該領域的前沿研究方嚮。 第七章：信息安全、互操作性與標準化難題 數字孿生係統連接瞭敏感的運營技術（OT）網絡和企業信息技術（IT）網絡，安全風險空前。本章分析瞭數據傳輸鏈中的安全漏洞點，以及如何采用加密通信和身份驗證機製來保護孿生模型的完整性和私密性。同時，深入探討瞭當前工業界在數據本體（Ontology）和模型交換標準方麵存在的碎片化問題，以及如何通過中介層軟件來橋接不同供應商的係統。 第八章：高級計算範式下的孿生前沿 本章展望瞭未來數字孿生技術的發展方嚮： 1. AI驅動的自主孿生： 探討強化學習（RL）如何使孿生體學會自主地進行復雜決策和自我校準，從被動預測轉嚮主動適應。 2. 物理信息神經網絡（PINNs）在孿生中的角色： 分析如何利用PINNs來構建數據稀疏或物理定律未完全明確的係統的混閤模型，從而提高未知工況下的預測精度。 3. 量子計算的潛在影響： 簡要探討量子計算在加速復雜多尺度、多物理場仿真方麵的潛力，及其對下一代數字孿生計算架構的顛覆性影響。 通過係統地梳理理論、方法和實踐，本書旨在使工程師和研究人員能夠跨越概念鴻溝，掌握構建和利用高保真數字孿生係統所需的核心知識和技能，從而在復雜工程係統的管理和優化中取得實質性突破。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，簡直是為自學者量身定做的“闖關地圖”。作者似乎完全理解我們這些非科班齣身或者想轉行進入CFD領域的人所麵臨的睏境——知識點零散，不知道從何處入手搭建係統框架。這本書的厲害之處就在於，它從最基礎的離散化講起，層層遞進，每增加一個新概念，都緊密地結閤前一個知識點進行拓展和深化，確保知識鏈條完整無斷裂。最讓我感到驚喜的是，它巧妙地將理論推導和實際編程實現緊密結閤起來。每講完一個控製方程的數值解法，後麵緊跟著的實踐環節就要求你動手去實現，這種“即學即用”的模式，極大地提高瞭學習效率，避免瞭“紙上談兵”的尷尬。我個人的學習心得是，如果能嚴格按照書中的步驟，親手完成幾個小規模算例的編寫和調試，那麼對於CFD的理解將實現質的飛躍。它不是簡單地提供代碼，而是引導你思考代碼背後的物理和數學邏輯，這種潛移默化的教學方式，遠比死記硬背公式有效得多。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是藝術品，那種深邃的藍色調和精準的幾何圖形，一下子就抓住瞭我的眼球。初次翻開時，我被那種排版的美感所震撼，每一個公式、每一個圖錶都像是精心雕琢過的藝術品，讀起來賞心悅目。作者在章節的過渡處理上做得極為巧妙，使得原本枯燥的理論知識流動得如同涓涓細流，絲毫沒有生澀感。特彆是那些案例分析部分，圖文並茂，邏輯清晰，讓人仿佛置身於真實的工程現場，親手操作每一個模擬步驟。讀完前幾章，我就意識到這不是一本應付考試的工具書，而是一部可以伴隨職業生涯成長的寶典。它對流體力學基本原理的闡述深入淺齣，即便是初學者也能迅速建立起堅實的理論基礎，而對於資深工程師而言，其中蘊含的優化思想和前沿進展也足以令人耳目一新。我尤其欣賞作者在解釋復雜概念時所采用的比喻，那種恰到好處的類比，瞬間擊破瞭理解上的壁壘，讓抽象的物理現象變得具體可感。這本書的整體閱讀體驗，堪稱完美，它不僅僅是知識的傳遞，更是一種審美的享受。

評分☆☆☆☆☆

如果用一個詞來形容這本書給我的感受，那就是“通透”。它不僅僅是一本關於如何求解納維-斯托剋斯方程的指南，更是一本關於如何像一個真正的流體力學專傢那樣思考問題的“心法秘籍”。作者在講解過程中，總是習慣性地將數學模型與背後的物理現象進行深度耦閤，讓你在進行任何數值處理之前，都能清晰地感知到這背後代錶著哪一種真實的物理作用力。比如，在討論壓力修正環節時，作者不僅給齣瞭標準的SIMPLE算法流程，還深入探討瞭為什麼鬆弛因子（Relaxation Factor）的選擇會直接影響到求解器的收斂速度和最終結果的物理閤理性，這使得我們不再是被動地套用算法，而是能夠根據實際物理工況主動調整參數。書中對收斂性診斷的討論也極為細緻，教會讀者如何識彆“假收斂”和“真收斂”，避免瞭大量無用功。這本書的閱讀體驗，就像是跟隨一位經驗豐富的大師進行一對一的指導，每翻過一頁，都能感覺到自己的“計算直覺”在不斷增強。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在航空航天領域摸爬滾打瞭十多年的工程師，說實話，對市麵上大多數教材已經提不起太大的興趣瞭。然而，這本書中的關於高階迎風格式（Upwind Schemes）的對比分析，讓我駐足良久，甚至為此推遲瞭一個重要的項目匯報。作者沒有止步於標準的迎風格式，而是深入探討瞭各種高階插值方法，如MUSCL格式和WENO格式在處理激波和接觸間斷時的性能差異。他通過大量的對比圖和量化指標，清晰地展示瞭不同格式在保持高分辨率和抑製數值振蕩之間的精妙平衡。這種對專業細節的把握深度，絕對不是泛泛之談，而是源自長期一綫研發經驗的沉澱。更值得稱道的是，書中對網格質量對計算結果敏感性的探討，提齣瞭很多實用的網格劃分策略和後處理建議，這些經驗之談，比任何理論推導都來得更為寶貴，直接關係到項目能否順利通過驗證。這本書是老兵寫給新兵的“戰場經驗錄”，其價值無法用簡單的學術價值來衡量。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我拿到這本書的時候，心裏是抱著十二分的懷疑態度的，畢竟市麵上關於計算方法類的書籍汗牛充棟，真正能讓人眼前一亮的少之又少。然而，這本書的開篇就給我瞭一個響亮的耳光——它沒有冗長空洞的哲學探討，而是直接切入核心，用一種近乎“硬核”的方式展開論述。那種對數值格式穩定性和收斂性的深度剖析，簡直是教科書級彆的典範。我記得有一部分專門講瞭邊界條件的設置技巧，書中不僅羅列瞭標準方法，還細緻地分析瞭每種方法在不同網格畸變情況下的誤差來源和傳播路徑，這一點在其他任何教材中都難以找到如此細緻的討論。我立刻用書中的方法去重新審視瞭手頭的一個復雜湍流問題，結果發現自己之前對數值離散誤差的理解存在嚴重的偏差。這本書的價值在於其無可挑剔的嚴謹性，它要求讀者不僅要會“用”，更要深知“為何如此”，這種對底層邏輯的徹底揭示，是培養真正獨立解決問題能力的基石。