流体机械内流理论与计算

流体机械内流理论与计算
作　者： 张楚华
出版时间： 2016

内容简介
　　本书系统介绍流体机械内流理论、计算方法及应用，内容包括：张量的基本概念及运算，流体机械内部全三维、准三维、二维流动理论，计算流体力学的数值方法，流体机械内部三维可压缩黏性流动的数值方法及其应用。
前言
常用符号表
第1章绪论1
1 1流体机械内流的特点1
1 2流体机械内流的研究方法3
1 3流体机械内流理论的发展4
1 4流体机械内流计算的作用5
1 5本书内容介绍6
参考文献7
第2章张量的基本概念及运算9
2 1张量的定义9
2 2流体力学中常用的张量10
2 3笛卡儿张量分析10
2 3 1坐标基矢量10
2 3 2矢量的代数运算11
2 3 3矢量的微分运算12
2 3 4二阶张量举例13
2 3 5二阶张量的代数运算19
2 3 6二阶张量的微分运算19
2 4圆柱坐标系下的张量分析20
2 4 1圆柱坐标系的基本要素20
2 4 2圆柱坐标系下的张量运算21
习题25
参考文献26
第3章流体机械内部三维流动的基本方程27
3 1绝对流动28
3 1 1连续性方程28
3 1 2动量方程29
3 1 3能量方程30
3 1 4状态方程31
3 1 5理想流动的控制方程组31
3 2相对流动32
3 2 1绝对流动与相对流动的关系33
3 2 2相对流动的控制方程组38
3 2 3理想相对流动的控制方程组38
3 3笛卡儿坐标系下的相对流动控制方程组39
3 4圆柱坐标系下的相对流动控制方程组40
3 5定解条件41
3 5 1初始条件41
3 5 2边界条件42
3 6模型方程及性质43
习题46
参考文献47
目录流体机械内流理论与计算第4章流体机械内部准三维流动理论48
4 1两类流面理论简介48
4 2速度梯度方程50
4 3S1回转流面正问题52
4 3 1回转流面上的速度梯度方程52
4 3 2回转流面上的快速分析法53
4 3 3回转流面上的质量守恒方程54
4 4周向平均S2m流面反问题55
4 4 1子午面上的速度梯度方程55
4 4 2子午面上的质量守恒方程56
4 5离心叶轮叶片的准三维设计算例57
4 5 1叶轮主要设计参数57
4 5 2计算过程57
4 5 3环量分布对叶片型线及气动载荷的影响60
习题64
参考文献64
第5章平面叶栅二维流动理论66
5 1平面叶栅流动基本方程66
5 1 1平面叶栅模型66
5 1 2平面叶栅理想流动方程67
5 2一阶偏微分方程的特征理论68
5 2 1一维线性波动方程68
5 2 2一维非定常欧拉方程组69
5 2 3高维线性偏微分方程组72
5 3平面叶栅理想流动的特征分析73
5 3 1控制方程组的特征分析73
5 3 2边界上的特征分析76
5 4平面叶栅理想流动的定解条件及处理方式80
5 4 1边界条件80
5 4 2初始条件82
5 5三维黏性流动定解条件的讨论83
习题84
参考文献85
第6章计算流体力学的数值方法86
6 1计算流体力学的发展简史86
6 2计算流体力学的基本过程88
6 3区域离散方法91
6 3 1网格的基本概念91
6 3 2贴体坐标网格的生成方法93
6 4有限差分法96
6 4 1泰勒级数展开式与有限差分96
6 4 2一维对流扩散方程的有限差分法97
6 4 3有限差分方程的数学特性99
6 5有限体积法105
6 5 1有限体积法的基本步骤105
6 5 2对流扩散方程的基本离散格式107
6 5 3对流扩散方程的高阶离散格式113
6 5 4高维对流扩散方程的离散格式115
6 6非定常项的离散格式116
6 6 1简单差分格式116
6 6 2多步格式116
6 6 3双重时间格式118
6 7代数方程组求解方法118
6 7 1TDMA方法119
6 7 2PDMA方法120
6 7 3ADI方法121
6 7 4迭代方法122
6 8对流扩散方程的编程算例122
习题126
参考文献128
第7章时间推进法及其应用129
7 1气动方程组129
7 1 1绝对流动控制方程组的张量形式129
7 1 2相对流动控制方程组的张量形式130
7 1 3相对坐标系下的绝对流动方程的张量形式130
7 1 4笛卡儿坐标系下的流动控制方程组131
7 2Spalart Allmaras湍流模型132
7 2 1湍流输运方程133
7 2 2湍流黏度计算公式133
7 2 3湍流生成项133
7 2 4湍流破坏项134
7 2 5考虑旋转和弯曲的改进模型134
7 2 6模型常数135
7 3定解条件136
7 3 1初始条件136
7 3 2边界条件137
7 4数值方法138
7 4 1二阶中心格式138
7 4 2人工黏性140
7 4 3显式时间推进141
7 4 4加速收敛技巧141
7 4 5收敛准则145
7 5跨声速轴流压缩机转子内部三维可压缩湍流计算与分析145
7 5 1NASA Rotor37简介145
7 5 2计算程序及参数设置146
7 5 3气动性能曲线147
7 5 4流场分析148
参考文献152
第8章全速度压力修正法及其应用155
8 1笛卡儿坐标系下的流动方程及定解条件155
8 2非结构化网格上的全速度SIMPLE算法156
8 2 1非结构化网格上的方程离散156
8 2 2对流项的高阶离散格式158
8 2 3代数方程组解法159
8 2 4界面流速的动量插值法159
8 2 5全速度SIMPLE算法160
8 2 6计算流程162
8 2 7全速度算例考核163
8 3离心叶轮内部三维可压缩湍流计算与分析164
8 3 1NASA LSCC简介164
8 3 2计算程序及参数设置164
8 3 3气动性能曲线165
8 3 4流场分析165
参考文献168