計算流體力學（上） [Computational Fluid Dynamics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐文燦，鬍俊 著

圖書標籤:

• 計算流體力學
• CFD
• 流體力學
• 數值分析
• 科學計算
• 工程流體力學
• 傳熱
• 流體動力學
• 有限體積法
• 計算方法

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564054564

版次：1

商品編碼：11029367

包裝：平裝

叢書名： 北京理工大學“211工程”研究生規劃教材·力學

外文名稱：Computational Fluid Dynamics

開本：16開

齣版時間：2011-12-01

用紙：膠版紙

頁數：262

字數：34400

內容簡介

《計算流體力學（上）》是專門論述計算流體力學的研究生教材，注重理論與工程技術相結閤，強調基本概念、基本定理和基本應用，適度地引入國內，外計算流體力學研究的最新成果。全書共13章：偏微分方程有限差分方法的基本概念，差分格式的穩定性以及差分解的耗散和彌散，可壓縮流體動力學基本方程組及其特徵，結構網格生成方法，無黏可壓縮流中的間斷解，Riemann問題和單調差分格式，分裂方法，TVD原理和TVD格式，ENO和WENO格式，其他類型的高分辨率、離精度格式，數值邊界條件的數學處理，非結構網格，二維、三維流動問題的數值模擬。
本書分為上下兩冊齣版，其中第1至7章為上冊，餘部為下冊。
本書適閤作為高等院校相關專業的研究生或者高年級本科生教材使用，也可供相關研究人員參考。

內頁插圖

目錄

上冊
緒論
一、CFD的誕生與發展
二、CFD的研究現狀
參考文獻

第1章 偏微分方程有限差分方法的基本概念
1.1 物理問題的適定性
1.1.1 泛定方程及其定解條件
1.1.2 物理問題的適定性
1.2 Banach空間內適定問題的提法和基本收斂定理
1.2.1 Banach空間內適定性平衡問題的提法
1.2.2 關於算子序列Tm的基本收斂定理
1.2.3 Banach空間內適定性初值問題的提法
1.2.4 廣義算子和廣義解
1.2.5 等價範數定理
1.3 有限差分方法
1.3.1 物理問題有限差分的一般錶達式
1.3.2 差分格式的相容性和截斷誤差
1.3.3 古典差分格式的生成方法
1.3.4 差分解的收斂性
1.3.5 差分解的穩定性
1.4 Lax等價定理及推論
1.4.1 Lax等價定理
1.4.2 Lax等價定理的推論
1.4.3 關於Lax等價定理的說明
1.5 差分方程微擾係統的穩定性
參考文獻

第2章 差分格式的穩定性以及差分解的耗散和彌散
2.1 Von Neumann穩定性條件和CFL準則
2.1.1 Fourier級數和Fourier積分
2.1.2 放大矩陣和有限差分方程的精度階數
2.1.3 穩定性和von Neumann條件
2.1.4 CFL準則
2.2 Kreiss矩陣定理和更進一步的穩定性充分條件
2.2.1 Kreiss矩陣定理
2.2.2 更進一步的穩定性充分條件
2.3 關於變係數綫性方程和非綫性問題穩定性的討論
2.3.1 變係數綫性方程的“局部”穩定性
2.3.2 非綫性雙麯型問題的討論
2.4 耗散和彌散
2.4.1 物理問題的耗散和彌散
2.4.2 差分方程的耗散和彌散
2.4.3 關於數值耗散和彌散的進一步討論
2.4.4 常用差分格式
參考文獻

第3章 可壓縮流體動力學基本方程組及其特徵
3.1 可壓縮流體動力學基本方程組
3.1.1 可壓縮流體動力學基本方程組
3.1.2 方程組的封閉
3.1.3 Euler方程組
3.1.4 一般麯綫坐標係中的可壓縮流體力學基本方程組
3.1.5 一般麯綫坐標係中的薄層N-S方程
3.2 擬綫性偏微分方程組的特徵
3.2.1 特徵的定義
3.2.2 特徵的數學和物理意義
3.2.3 特殊情況下確定特徵的方法
3.3 可壓縮流體動力學方程組的特徵
3.3.1 基本方程組的主特徵
3.3.2 基本方程組的子特徵
3.3.3 基本方程組定解條件
……
第4章 結構網格生成方法
第5章 無黏可壓縮流中的間斷解
第6章 Riemann問題和單調差分格式
第7章 分裂方法
附錄 下冊主要章節目錄

前言/序言

好的，這裏為您構思的圖書簡介，內容聚焦於高性能計算與大型科學問題求解，完全不涉及計算流體力學（CFD）的相關主題，旨在體現嚴謹的學術風格和深度。 --- 《並行計算架構與現代科學模擬》 內容提要： 本書深入剖析瞭現代高性能計算（HPC）領域的底層硬件架構、並行編程範式以及麵嚮極端規模科學問題的優化策略。在數據爆炸和模型復雜度日益攀升的今天，單一處理器已無法支撐前沿科學研究的需求。本書旨在為讀者提供一套完整、係統的知識體係，以駕馭由數百萬個核心組成的異構計算集群，高效求解如宇宙學模擬、氣候模型預測、復雜係統動力學等前沿科學挑戰。 我們首先構建瞭現代超級計算機的圖景，從馮·諾依依曼體係結構的局限性齣發，詳細闡述瞭多核、眾核架構的演進，特彆是GPU（圖形處理器）如何顛覆傳統CPU主導的計算模式。章節中將細緻講解內存層次結構（L1/L2/L3 緩存、主存、外部存儲）對程序性能的決定性影響，並探討非一緻性內存訪問（NUMA）的優化技巧。 核心部分聚焦於並行化理論與實踐。本書係統梳理瞭數據並行與任務並行的哲學差異，並深入講解瞭主流的並行編程模型。OpenMP 針對共享內存環境下的綫程級並行進行瞭詳盡的剖析，著重於並行循環的依賴分析、僞共享（False Sharing）的規避以及同步機製的有效使用。隨後，MPI（消息傳遞接口）被提升到分布式內存計算的中心位置，內容涵蓋瞭點對點通信（如 `Send/Recv`）的高效實現、集閤通信（如 `Broadcast`, `Reduce`, `Alltoall`）的算法復雜度分析，以及拓撲感知型通信在擴展性提升中的作用。 鑒於當前計算集群的異構化趨勢，本書闢齣專門章節介紹異構計算模型。重點在於 CUDA（Compute Unified Device Architecture） 編程框架，通過實例代碼演示如何將核心算法映射到 GPU 的數韆個並行綫程上。我們不僅探討瞭綫程塊（Thread Block）、網格（Grid）的組織方式，還深入分析瞭共享內存的使用、常量內存的緩存策略以及全局內存的閤並訪問等 GPU 優化關鍵點。此外，對 OpenACC/OpenMP offloading 等更高級彆的抽象模型也進行瞭對比和評估。 在算法層麵，本書強調可擴展性（Scalability）而非單純的計算速度。我們引入瞭可擴展性理論，如 Amdahl 定律和 Gustafson 定律，用以預測大規模並行計算的性能極限。針對大型稀疏矩陣運算中常見的迭代求解器（如 Krylov 子空間方法），本書提供瞭如何結閤 PETSc/Trilinos 等專業科學計算庫，利用 域分解技術（如 FETI、DEIM）實現跨越多節點的魯棒求解方案。 最後，本書的收尾部分關注性能度量與調試。讀者將學習如何使用 TAU、VTune 等性能分析工具，精確識彆代碼中的性能瓶頸——無論是計算受限（Compute-bound）還是通信受限（Communication-bound）。同時，針對並行程序中難以追蹤的死鎖（Deadlock）、競態條件（Race Condition）和負載不均衡（Load Imbalance）等問題，本書提供瞭一套係統的調試流程和工具集，確保用戶能夠構建齣既高效又可靠的科學模擬程序。 本書適閤具備 C/C++ 或 Fortran 基礎，緻力於投身於大規模科學計算、數據分析、人工智能模型訓練以及係統軟件優化的研究人員、高年級本科生和研究生。掌握這些核心技能，是駕馭未來萬億次浮點運算時代的基石。 ---

評分☆☆☆☆☆

我是一名研究空氣動力學的研究生，在選擇CFD教材時，我非常看重其理論深度和方法的嚴謹性。這本書在這方麵做得相當齣色。它對Navier-Stokes方程的推導過程進行瞭詳細而透徹的講解，每一個步驟都清晰可見，並且解釋瞭推導背後的物理意義。在數值格式方麵，作者係統地介紹瞭有限差分、有限體積和有限元等主流方法，並深入分析瞭它們的優缺點以及適用範圍。特彆是對於不同數值格式在處理邊界條件和激波等復雜情況時的錶現，書中給齣瞭精闢的論述和比較。此外，關於求解器的選擇和穩定性分析的內容也相當詳盡，這對於進行精確的數值模擬至關重要。我發現，這本書在理論的高度上，並沒有犧牲其工程應用的實踐性，它在講解理論的同時，也密切關注著實際計算中的各種挑戰和技巧，例如網格生成、收斂性判斷等，這些都是我在科研工作中急需的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我印象深刻的是它在概念上的清晰度和邏輯上的連貫性。作者似乎非常懂得如何將抽象的數學模型轉化為直觀的物理圖像。例如，在解釋動量守恒和能量守恒時，書中不僅給齣瞭嚴謹的數學錶達式，還配以生動的流體流動示意圖，讓讀者能夠清晰地看到這些守恒定律是如何在實際的流體運動中體現齣來的。這種“由形到神”的講解方式，讓我在理解CFD的基本原理時感到遊刃有餘。而且，前後章節之間的聯係也非常緊密，每一章的知識都建立在前一章的基礎上，沒有齣現知識斷層或前後矛盾的情況。這使得我能夠以一種有條不紊的方式進行學習，並且能夠清晰地看到CFD方法是如何一步步構建起來的。對於想要深入理解CFD背後機製的讀者來說，這本書無疑是一個極好的選擇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常講究，封麵選用瞭一種沉穩的深藍色，搭配燙金的標題，給人一種專業而厚重的質感。紙張的厚度適中，觸感也很好，翻閱時不會覺得過於輕薄或粗糙，這對於一本需要長時間閱讀的教材來說是至關重要的。排版清晰，公式的標注和圖片的插入都恰到好處，閱讀起來不會感到擁擠或雜亂。我特彆喜歡其中一些插圖，比如流綫圖和渦街的示意圖，色彩的運用和綫條的流暢感都相當齣色，能夠直觀地幫助理解抽象的流體概念。封底的介紹文字言簡意賅，但卻能準確地傳達齣本書的價值和核心內容，讓我對即將開始的學習充滿瞭期待。即使還沒開始深入閱讀，僅從其外觀和初步的翻閱體驗來看，就足以證明這是一本在細節上追求卓越的書籍。它擺在書架上，本身就是一種藝術品，讓人忍不住想要去探索其中的知識寶藏。

評分☆☆☆☆☆

在接觸計算流體力學之前，我一直對它充滿敬畏，總覺得這是一個隻屬於少數高手的領域。這本書的齣現，無疑打消瞭我大部分的顧慮。它的語言風格非常平實易懂，即使是像我這樣初學者，也能在作者的引導下，逐步理解那些看似復雜的概念。作者並沒有一上來就堆砌大量的數學公式，而是從最基礎的物理原理齣發，循序漸進地引入數值方法。比如，在講解離散化方法時，作者用瞭非常形象的比喻，將連續的物理量想象成一個個離散的點，然後通過某種規則將它們聯係起來，這種方式極大地降低瞭理解門檻。而且，書中穿插的算例講解也非常實用，一步一步地展示瞭如何將理論應用於實際問題，這對於提升我的工程實踐能力非常有幫助。我感覺，這本書不僅僅是在傳授知識，更是在培養一種解決問題的思維方式，讓我覺得CFD不再是遙不可及，而是可以掌握的工具。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在軟件開發領域摸爬滾打多年的工程師，我更關注的是CFD方法在實際工程應用中的可操作性和效率。這本書在這方麵提供瞭寶貴的見解。它不僅介紹瞭CFD的基本理論，還花費瞭相當大的篇幅來討論實際工程問題中會遇到的挑戰，例如如何有效地進行網格劃分以適應復雜幾何形狀，如何選擇閤適的湍流模型來提高計算精度，以及如何優化計算流程以縮短求解時間。書中還包含瞭一些僞代碼示例，雖然不是完整的可執行代碼，但足以讓我理解算法的實現思路，這對於我後續將CFD方法集成到現有工程軟件中非常有啓發。它提供瞭一種從“理論理解”到“工程實現”的有效橋梁，讓我能夠更務實地看待CFD的應用前景，並且對如何有效地利用CFD工具解決工程難題有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

紙張不太行。

評分☆☆☆☆☆

計算流體力學（上）

評分☆☆☆☆☆

質量上乘，品質保證。

評分☆☆☆☆☆

很好的教材.值得收藏.,

評分☆☆☆☆☆

計算流體力學（上）

評分☆☆☆☆☆

此書內容涵蓋較為全麵，也比較新，同時關於許多內容論述的比較淺顯，相對來說不夠深入。

評分☆☆☆☆☆

就會感到燈火輝煌該吃吃發發發休息嘻嘻嘻嘻剛發齣息

評分☆☆☆☆☆

定位是教材，快速對CFD瞭解的話，可以看閻超那本。

評分☆☆☆☆☆

在國內還算比較好的計算流體力學，建議看看Anderson的計算流體力學入門，這是這個領域的經典。