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第一章 流体数值解析基础1

第一节 流动的基本性质和基本公式1

一、流动的基本性质1

二、位势流5

三、粘性流体的流动6

第二节 数值计算法基础8

一、插值法8

二、数值积分法12

第三节 网格形成法14

一、解析网格形成法16

二、代数网格形成法18

一、直接法20

第四节 联立一次方程的解法20

二、迭代法29

第五节 程序设计33

一、流动解析的顺序34

二、流动解析的原则35

三、FORTRAN 法36

四、计算结果的显示38

五、软件商品化41

第二章 差分法42

第一节 差分法基础42

一、差分法概述42

二、基于泰勒(Taylor)展开的诱导差分式43

三、由多项式近似诱导差分式44

四、泊松(Possion)方程式的边界值问题45

五、伯格斯方程式(Burgers Equation)的初始值问题47

六、有限体积法53

七、特征解法54

第二节 非压缩非粘性流动55

一、无涡流动(位势流)的解析方法55

二、有涡度的非粘性流动56

三、数值计算程序——翼周围的位势流60

第三节 非压缩粘性流动65

一、粘性流动的基础方程式65

二、用流动函数ψ和涡度ω的方法66

三、用流速 u 和压力 p 的方法70

一、边界层的概念及解法概要77

第四节 边界层流动77

二、坐标转换与伸长网格80

三、非压缩性边界层流动的标准问题82

四、逆边界层问题和主流、边界层干涉(管内非压缩性助走流)91

第三章 有限元法93

第一节 有限元基础93

一、有限元法简介93

二、单元分割95

三、插值函数96

四、变分 FEM100

五、加权余量法101

六、三角形一次单元的程序102

第二节 非压缩非粘性流动104

一、位势流105

一、二元非压缩性粘性流体方程式109

第三节 非压缩性粘性流动109

二、基本方程的离散化110

三、涡度的边界条件处理113

四、数值计算法114

五、计算例115

六、程序118

第四节 应用解析例120

一、物质的扩散120

二、数值计算例121

第五节 程序应用122

第四章 面元法124

第一节 概述124

一、概述125

第二节 边界积分法125

二、诱导积分方程式126

三、边界积分方程式129

四、拉普拉斯(Laplace)边界积分方程式的表现130

五、边界条件与积分方程式的形式133

第三节 特异点法135

一、概述135

二、边界积分方程式135

第四节 离散涡法136

一、离散涡法的基本概念136

二、微小涡的注入方法137

三、微小涡的时间移动138

四、微小涡运动的修正及涡度扩散模型139

五、流动解析参数140

第一节 理论汽车空气动力学142

第五章 汽车空气动力学数值计算142

第二节 计算汽车空气动力学144

一、CFD 的概况145

二、CFD 进行数值模拟方法与理论方法和实验方法相比的一些优点145

三、数值方法所存在的缺限及其应用地位145

四、汽车流场数值模拟方法分析145

五、汽车流场数值模拟的边界问题149

六、国内外计算汽车空气动力学软件的开发情况150

第三节 红旗 CA774轿车二维外流场数值模拟151

一、ANSYS 的 CFD 功能151

二、ANSYS 模拟汽车外流场的控制方程151

三、ANSYS 模拟汽车外流场的过程151

四、红旗 CA774轿车二维外流场的数值模拟153

一、汽车流场的组成159

第四节 汽车尾流场的特性分析159

二、汽车尾流场的构成特点160

三、汽车尾流场的湍流特性166

四、汽车尾流场特性与汽车尾部外型的关系169

五、汽车尾流场特性与气动性能的关系172

六、汽车尾流的控制173

第五节 汽车三维分离流动特性的数值计算175

一、数值计算方法175

二、基础方程式177

三、坐标转换178

四、计算的初始条件及边界条件179

五、数值计算结果及其分析180

参考文献183