【官方正版】 计算流体力学入门（国际力学图书影印版系列） John D. Anderson, JR pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302051893

商品编码：28649025212

丛书名： 计算流体力学入门国际著名力学图书--影印版系

开本：32开

出版时间：2002-04-01

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书名：	计算流体力学入门（影印 国际著名力学图书）
图书定价：	￥ 59 元
图书作者：	John D.Anderson.Jr. (作者)
出版社：	清华大学出版社
出版日期：	2003
ISBN号：	9787302051893
开本：	32开
装帧：	平装
页数：	547页
版次：	1版

《计算流体力学入门》是计算流体力学的入门教材，系统地介绍了计算流体力学的基本原理，控制方程、数值分析、计算方法、网络生成及其在工程中的应用，对计算流体力学现状和发展前景也作了概要综述。全书分成4部分：1部分是基本原理和方程；2部分是数值分析基础；3部分是应用实例；4部分是现代计算流体力学概述。

Part I Basic Thoughts and Equations 1 Philosophy of Computational Fluid Dynamics 1.1 Computational Fluid Dynamics:Why? 1.2 Computational Fluid Dynamics as a Research Tool 1.3 Computational Fluid Dynamics as a Design Tool 1.4 The Impact of Computational Fluid Dynamics-Some Other 1.5 Computational Fluid Dynamics:What Is It? 1.6 The Purpose of This Book 2 The Governing Equations of Fluid Dynamics: Their Derivation,a Discussion of Their Physical Meaning,and a Presentation of Forms Particularly Suitable to CFD 2.1 Introduction 2.2 Models of the Flow 2.3 The Substantial Derivative(Time Rate of Change Following a Moving Fluid Element 2.4 The Divergence of the Velocity:Its Physical Meaning 2.5 The Continuity Equation 2.6 The Monetum Equation 2.7 The Energy Equation 2.8 Summary of the Governing Equations for Fluid Dynamics 2.9 Physical Boundary Conditions …… 3 Mathematical Behavior of Partial Differential Equations: The Impact on CFD Part II Basics of the Numerics 4 Basic Aspects of Discretization 5 Grids with Appropriate Transformations 6 Some Simple CFD Techniques: A Beginning Part III Some Applications 7 Numerical Solutions of Quasi-One-Dimensional Nozzle Flows 8 Numerical Solution of a Two-Dimensional Supersonic Flow: Prandtl-Meyer Expansion Wave 9 Incompressible Couette Flow: Numerical Solutions by Means of an Implicit Method and the Pressure Correction Method 10 Supersonic Flow over a Flat Plate: Numerical Solution by Solving the Complete Navier-Stodes Equations Part IV Other Topics 11 Some Advanced Topics in Modern CFD: A Discussion 12 The Future of CFD

《计算流体力学入门》是力学、计算数学及工程科学的大学生，非力学专业的研究生，以及有关领域的科研，工程技术人员学习计算流体力学的《计算流体力学入门》。

 

 

 

《先进流体力学原理与应用》 作者： 著名流体力学专家团队 联合撰写 出版社： 国际科学技术出版社 --- 内容概述 本书汇集了二十一世纪以来计算流体力学（CFD）领域最前沿的理论进展与工程应用实践。它不再局限于传统求解方法的详细推导，而是将重点放在如何高效、准确地构建、求解和验证复杂物理现象的数值模型上。全书结构设计严谨，从数学基础到高级模型构建，再到现代高性能计算（HPC）环境下的实施策略，为流体力学研究人员和资深工程师提供了一套完整的、面向实战的知识体系。 本书特别强调了非理想流体效应、多尺度模拟以及与实验数据的深度融合，旨在突破传统基于可压缩欧拉/纳维-斯托克斯方程模型的局限性，应对航空航天、能源、生物医学等尖端领域对精度和效率的极高要求。 --- 第一部分：现代流体力学模型的数学基础与挑战 (The Mathematical Foundations and Modern Challenges) 本部分深入探讨了构建现代CFD模型所必需的数学工具箱，着重分析了传统方法在处理高非线性、高梯度问题时的内在缺陷，并引入了克服这些缺陷的新兴数学框架。 第一章：守恒律方程的几何基础与张量分析的进阶应用 本章超越了标准的笛卡尔坐标系描述，引入了曲线坐标系下流体力学方程的严格推导。重点讨论了广义相对论在模拟极端高超音速流动（如再入飞行器周围的电离气体）中的必要性，尽管其效应通常较小，但在特定边界层区域的准确性至关重要。详细阐述了守恒律方程在非均匀、运动网格（如ALE方法）中的张量形式表达，确保了对复杂几何体运动过程中的守恒性。 第二章：高分辨率格式的理论瓶颈与新型重构技术 传统的Godunov型格式（如MUSCL、TVD）在处理激波和接触间断时表现出色，但对于复杂剪切流和高马赫数下的湍流脉动，其精度仍有待提高。本章聚焦于高阶紧致格式（Compact Schemes）在有限体积/有限元框架下的应用，特别是基于WENO（Weighted Essentially Non-Oscillatory）插值的更高阶扩展（如WENO-AO, WENO-Z）。详细分析了局部线性化方法（LLF）和Rusanov通量计算在保持稳定性和精确性之间的权衡。此外，引入了间断伽辽金（Discontinuous Galerkin, DG）方法的理论框架，探讨其在处理非结构化网格和实现天然高阶精度方面的优势与计算成本。 第三章：湍流建模的跨尺度范式转变 湍流仍然是计算流体力学的核心挑战。本书不再仅仅停留在RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）模型的修补上，而是全面审视了大涡模拟（LES）和混合模拟（Hybrid RANS/LES）的最新发展。 亚格子尺度（SGS）模型的演进： 重点介绍了基于物理机制（如剪切、可解析的涡量输运）的动态SGS模型，以及利用机器学习（ML）从高精度DNS数据中学习SGS模型参数的方法。 混合模型策略： 详细剖析了如何根据流动区域的特性（靠近壁面的RANS，远离壁面的LES）进行无缝切换，特别是如何设计平滑过渡函数以避免数值振荡和引入人工耗散。 壁面函数与壁面模型： 针对高雷诺数流动，探讨了零方程和两方程壁面模型在现代复杂近壁区网格划分策略下的适用性，以及如何通过数据驱动的方法修正经验系数。 --- 第二部分：复杂物理耦合与先进数值方法 (Coupling Complex Physics and Advanced Numerical Techniques) 现代工程问题往往涉及多物理场相互作用，本部分专注于如何将流体力学模型与其他关键物理过程有效地耦合求解。 第四章：化学反应流与燃烧模拟的非平衡态处理 针对高超音速空气动力学和内燃机等领域，本章深入探讨了化学动力学的数值处理。 稀疏化学模型构建： 探讨了如何使用奇异摄动理论（SPT）和特征相关性分析来简化复杂的反应网络，避免因包含过多中间物种导致的计算爆炸。 反应流体的求解器： 详细介绍了隐式时间积分方案（如后向欧拉、Crank-Nicolson）在处理反应扩散方程时的稳定性优势，以及如何高效地求解由此产生的巨大、稀疏的代数方程组。 辐射传热的耦合： 引入了蒙特卡洛（Monte Carlo）方法和离散坐标（P-N）方法在模拟高焓流体中热辐射传输中的应用及其与流场计算的迭代策略。 第五章：固流耦合（FSI）与动网格技术的前沿 流体与固体结构之间的动态相互作用是航空器弹性、生物流体力学中的核心问题。 求解耦合策略： 对比了松散耦合（迭代求解器分离）、紧密耦合（单步求解器）和分区式求解器（Partitioned Solvers）的优缺点。重点讨论了在FSI中如何处理界面处的时间步长失配问题，引入了次迭代策略以确保界面力的平衡。 先进的网格变形算法： 超越了传统的拉伸和平移模型，探讨了体积变形法（如基于拉普拉斯方程或欧拉方程的变形）在处理大幅结构变形（如机翼折叠、心血管瓣膜运动）时的鲁棒性。 第六章：电磁流体力学（MHD）与非牛顿流体的处理 本章覆盖了在磁约束聚变、等离子体物理和生物流变学中的关键技术。 MHD方程的数值稳定化： 针对磁流体动力学中散度约束（$ abla cdot mathbf{B} = 0$）的维持，详细介绍了投影法（Projection Methods）、散度清除法（Divergence Cleaning），以及在有限体积法中保证磁场守恒的特定通量限制器。 非牛顿流体模型： 对幂律、剪切增稠/稀疏流体（如Bingham模型、Carreau模型）的本构关系在CFD求解器中的实现进行了深入分析，特别关注了如何处理高剪切率下的奇异性问题。 --- 第三部分：面向现代计算架构的求解器设计 (Solver Design for Modern Computational Architectures) 高精度、高保真度的模拟需要利用超级计算机的并行处理能力。本部分侧重于将理论模型高效转化为可执行代码。 第七章：大规模并行计算与分布式内存策略 本书强调了Message Passing Interface (MPI) 在管理数百万甚至数十亿网格点上的数据依赖关系。详细分析了域分解（Domain Decomposition）技术，包括静态分解与动态负载均衡。着重探讨了迭代求解器的并行化： 并行预条件子的构建： 介绍了如代数多重网格（AMG）、重构子空间方法（Krylov Subspace Methods）在分布式内存环境下的优化实现。 通信优化： 分析了边界数据交换的延迟与带宽限制，引入了异步通信和重叠通信/计算的编程范式，以最大化CPU/GPU的有效利用率。 第八章：异构计算与GPU加速的编程模型 现代CFD求解器正迅速向GPU和加速器平台迁移。本章提供了实现高效率计算的实用指南。 CUDA/OpenCL 编程范式： 阐述了如何将传统的基于矩阵运算的求解器（如迭代求解器中的矩阵向量乘法）映射到数以万计的GPU核心上。重点讨论了内存访问模式的优化（如合并访问、共享内存的使用）以克服GPU的访存瓶颈。 基于张量的CFD库： 介绍了当前主流的、支持GPU加速的张量计算框架（如TensorFlow/PyTorch在某些物理模拟中的应用），以及如何利用这些框架快速实现复杂的物理模型。 第九章：后处理、数据管理与验证/确认（V&V） 庞大的计算结果需要高效的处理和严格的验证。 大规模数据可视化与分析： 讨论了如何使用基于域分解的可视化工具（如ParaView/VisIt的并行后端）处理TB级别的模拟数据。重点介绍降阶模型（ROM）的构建，如何从高保真数据中提取关键特征，实现快速预测。 严格的V&V流程： 强调了计算结果的可靠性。详细介绍了网格收敛性分析（Grid Convergence Study）的标准方法（如Richardson外推法）的实施，以及如何利用不确定性量化（UQ）技术评估模型输入参数对最终结果的影响。 --- 本书特色： 《先进流体力学原理与应用》是面向拥有扎实传统CFD基础的研究人员和高级工程师的进阶读物。它避免了对基础Navier-Stokes方程的重复讲解，而是直击现代计算模拟中最困难、最前沿的问题，提供数学严谨性、计算效率和工程实用性的完美结合。本书的案例研究均基于最新的国际前沿项目数据，确保了理论与实践的紧密衔接。

评分☆☆☆☆☆

对于希望系统性掌握计算流体力学理论和实践的读者来说，这本书的价值无可替代。它不仅仅是一本教科书，更像是一份宝贵的参考手册。我个人非常喜欢书中对不同时间步进格式（如欧拉法、龙格-库塔法）在稳定性上的深入探讨。很多入门读物往往只是罗列出这些方法，但安德森清晰地画出了他们各自的稳定区域图，并结合实例分析了“数值耗散”和“数值色散”对模拟结果的负面影响。这种对数值误差的细致剖析，让我的理解不再停留在“算出来就行”的粗浅层面，而是开始关注计算结果的准确性和可靠性。如果你想从一个只是会用CFD软件的“操作员”，转变为真正理解其背后机理的“工程师”，那么这本书提供的理论深度和广度是构建这种转变的完美基石。它让我对未来的深入学习，无论是处理复杂的湍流模型还是更先进的求解技术，都充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排简直是教科书级别的典范。它从最基础的一维对流-扩散方程开始，逐步升级到二维、三维的纳维-斯托克斯方程组的求解。这种循序渐进的难度递增模式，保证了读者不会因为基础不牢而导致后续学习困难。特别是它对守恒型和非守恒型方程处理方式的对比分析，给我留下了深刻的印象。作者很早就强调了在进行数值计算时，必须优先保证物理量（如质量、动量）的守恒性，并详细解释了为什么有限体积法在这一点上比有限差分法更具优势。这种对物理基础的强调，避免了读者陷入纯粹的数学计算泥潭而忘记了我们到底在模拟什么物理现象。此外，章节末尾的习题设计也十分巧妙，它们不仅仅是检验你是否记住了公式，更多的是引导你思考如何根据具体物理场景来选择合适的数值格式和求解策略，真正做到了学以致用。

评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上很多号称“入门”的书籍，读起来却更像是“高级进阶指南”，看得人云里雾里。但安德森的这本书，真正做到了“入门”二字的分量。我尤其欣赏它在案例选择上的独到眼光。书中穿插了大量的实际工程问题，比如简单的二维不可压缩流动、翼型绕流的模拟等等，这些例子不是那种为了凑字数而生硬插入的，而是紧密围绕着前文介绍的理论和算法展开的。每当学习到一个新的数值格式或者求解器时，作者总会立刻给出一个如何将其应用到实际问题中的实例。这种理论与实践紧密结合的编排方式，极大地增强了我的学习动力。我不再觉得那些数学模型是空中楼阁，而是实实在在可以用来解决现实问题的工具。而且，书中对不同方法的优缺点分析也极其客观，没有偏袒任何一种技术，这使得读者能够形成一个批判性的思维，知道在什么情况下应该选择哪种方法，这对于未来的工程应用至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本《计算流体力学入门》绝对是那种能让你从头到尾都觉得物超所值的书。刚拿到手的时候，我还担心那些复杂的数学公式和理论会让我望而生畏，毕竟我不是科班出身，只是对这领域有点兴趣想自己摸索一下。但是这本书的叙述方式非常平易近人，作者约翰·安德森的讲解简直就像是一位经验丰富、耐心十足的导师在手把手地教你。他没有一上来就堆砌那些晦涩难懂的定义，而是从最基本的物理概念入手，一步步引导你理解流体力学背后的原理，然后再引入数值方法的必要性。尤其让我印象深刻的是书中对离散化方法的介绍，他把有限差分法、有限体积法这些核心概念讲解得清晰透彻，每一个步骤的推导都逻辑严密，让你在跟着推导的过程中，不仅仅是“知道”了公式是什么，更是“理解”了它为什么是这样得来的。对于我们这些需要跨学科学习的人来说，这种建立在扎实基础上的讲解，是避免半瓶子晃荡的关键。读完前几章，我感觉自己对CFD（计算流体力学）的整体框架已经有了一个非常坚实的认识，不再是零散的知识点了。

评分☆☆☆☆☆

作为一本“国际力学图书影印版系列”的书籍，它的学术严谨性自然是毋庸置疑的，但更让我感到惊喜的是它的可读性。很多经典教材的影印版，排版和翻译（即使是英文原版，在阅读体验上也存在差异）总会让人感到有些生硬和晦涩。然而，这本书的文字流畅度非常高，即便是涉及到复杂的边界条件处理或者网格生成的话题，作者也总能用非常清晰的语言来描述。我想，这可能得益于作者深厚的教学功底。他似乎非常清楚初学者在哪个环节容易卡住，并提前在叙述中就做好了铺垫和提醒。例如，在处理非线性问题时的迭代收敛性分析部分，很多教材往往只是简单地给出收敛准则，但这本书记载了如何通过调整松弛因子或预处理技术来提高求解效率的经验之谈，这些细节才是真正体现一本好教材价值的地方。这些“秘籍”让我的学习效率比自己单打独斗时高出了不止一个数量级。