計算流體力學網格生成技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張來平 著

圖書標籤:

• 計算流體力學
• 網格生成
• 數值計算
• 科學計算
• 工程仿真
• 有限元
• 有限體積
• CFD
• 網格劃分
• 計算方法

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030523150

版次：01

商品編碼：12197976

包裝：精裝

開本：32開

齣版時間：2017-05-01

頁數：344

正文語種：中文

內容簡介

網格生成技術是計算流體力學( CFD)的重要組成部分，也是CFD走嚮工程應用的瓶頸技術。本書對CFD阿格生成技術進行瞭比較係統全麵的介紹，內容包括：各種數值計算方法對網格的需求，靜動態結構網格、非結構網格和混閤網格生成技術，網格自適應技術和優化技術，多重網格計算所需肋多級粗網格生成技術，並行網格生成及網格分區技術，復雜外形的描述與錶麵網格生成等，附錄還簡要介紹瞭幾款常用的商業網格生成軟件。鑒於作者的研究領域有限，本書重點介紹瞭非結構、混閤網格生成技術；為瞭本書的完整性，對結構網格也進行瞭簡要的介紹。本書的內容主要源於作者的研究工作，少部分內容取材於參考文獻和同事的論文或報告。

現代控製理論及其應用 內容概要： 本書全麵係統地介紹瞭現代控製理論的核心概念、基本方法及其在工程實踐中的廣泛應用。全書內容覆蓋瞭經典控製理論的局限性以及由此催生的狀態空間法、最優控製、魯棒控製、自適應控製等現代控製理論的關鍵分支。特彆側重於理論的數學基礎、算法的推導過程以及如何利用這些工具解決復雜的工程控製問題。 第一部分：控製係統基礎與狀態空間描述 第一章：控製係統概述與經典迴顧 本章首先闡述瞭控製係統的基本概念、分類及其在不同工程領域中的重要性。簡要迴顧瞭經典控製理論（如傳遞函數、頻率響應分析）的優勢與不足，為引入現代控製理論奠定基礎。重點討論瞭為什麼需要從時域角度更深入地刻畫係統動態特性。 第二章：綫性多輸入多輸齣（MIMO）係統的狀態空間錶示 這是現代控製理論的基石。本章詳細講解瞭如何將物理係統（如機電係統、熱力學過程）轉化為標準的狀態空間模型 $dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$ 和 $mathbf{y} = mathbf{C}mathbf{x} + mathbf{D}mathbf{u}$。討論瞭不同形式的矩陣錶示（如約旦標準型、控製標準型、觀測標準型）之間的相互轉換，並深入分析瞭係統矩陣 $mathbf{A}$ 的特徵值對係統穩定性和動態特性的決定性影響。 第三章：係統基本性質的分析 係統性質是設計控製器的前提。本章集中於兩大核心性質：能控性和能觀性。詳細介紹瞭卡爾曼（Kalman）能控性矩陣和能觀性矩陣的構造與判定方法，並闡述瞭它們在控製器設計和狀態觀測器設計中的物理意義和數學約束。 第四章：綫性定常係統的解與穩定性分析 本章推導瞭狀態空間方程的解析解 $mathbf{x}(t) = Phi(t) mathbf{x}(0) + int_{0}^{t} Phi(t- au) mathbf{B}mathbf{u}( au) d au$，並引入瞭狀態轉移矩陣 $Phi(t)$ 的計算方法（如利用拉普拉斯逆變換或特徵值分解）。隨後，深入探討瞭李雅普諾夫（Lyapunov）穩定性判據，包括漸近穩定、指數穩定等概念，並著重介紹如何通過李雅普諾夫方程來判斷係統的穩定性，這是後續最優控製和魯棒控製理論的數學基礎。 第二部分：控製器設計與狀態反饋 第五章：極點配置與狀態反饋控製 本章的核心是利用狀態反饋 $mathbf{u} = -mathbf{K}mathbf{x} + mathbf{r}$ 來重構係統動態。詳細講解瞭如何利用Ackermann公式或其他矩陣代數方法，實現期望的閉環係統極點配置，從而達到預期的瞬態響應特性。同時，討論瞭輸齣反饋和部分狀態反饋的局限性。 第六章：最優控製理論基礎——LQR 控製器 當係統狀態不可直接測量或性能指標要求更高時，需要引入最優控製思想。本章引入瞭性能指標函數（代價函數），特彆是二次型性能指標 $J = int_{0}^{infty} (mathbf{x}^T mathbf{Q}mathbf{x} + mathbf{u}^T mathbf{R}mathbf{u}) dt$。通過推導哈密頓-雅可比-貝爾曼（HJB）方程，詳細求解瞭綫性二次型最優控製（LQR）問題，得齣瞭最優反饋增益 $mathbf{K}$ 的求解公式，並探討瞭權矩陣 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 對控製性能的影響。 第七章：狀態觀測器設計 由於實際係統中狀態變量往往難以直接測量，本章介紹瞭如何利用係統的輸入和輸齣來估計內部狀態。重點講解瞭最小階（Luenberger）觀測器和最大階觀測器的設計原理。通過引入狀態觀測誤差動態係統，討論瞭觀測器增益的選擇準則，確保觀測誤差收斂速度快於主係統狀態的收斂速度。 第八章：分離原理與復閤控製 本章探討瞭最優控製器的設計與狀態觀測器設計的獨立性。證明瞭在LQR框架下，最優狀態反饋增益 $mathbf{K}$ 的設計與最優狀態估計器（卡爾曼濾波器）的設計可以相互分離。接著，將觀測器和狀態反饋結閤，形成瞭完整的閉環最優控製結構。 第三部分：先進控製理論 第九章：卡爾曼濾波與狀態估計 本章從統計學角度齣發，處理係統模型和測量中存在的隨機噪聲問題。詳細介紹瞭離散時間卡爾曼濾波器的遞推算法，包括預測步和更新步的矩陣運算。重點分析瞭協方差矩陣的演化，以及如何通過調整過程噪聲協方差 $mathbf{Q}$ 和測量噪聲協方差 $mathbf{R}$ 來平衡估計的精度與實時性。 第十章：魯棒控製導論 針對係統模型不確定性或外部擾動對控製性能的影響，本章引入瞭魯棒控製的基本思想。介紹瞭描述模型不確定性的方法（如小增益定理的基礎概念），並簡要概述瞭 $H_infty$ 控製和 $mu$ 綜閤控製的基本目標，即在模型誤差範圍內保證係統的穩定性和性能要求。 第十一章：自適應控製概述 當係統參數在運行中發生顯著變化，傳統固定增益控製器不再適用時，自適應控製成為解決方案。本章介紹瞭自適應控製的基本結構（參數估計器與控製器設計），闡述瞭間接自適應控製和直接自適應控製的基本原理，並討論瞭超級恢復（Super-Twisting）算法在高速收斂中的應用潛力。 第十二章：非綫性控製基礎 本章對非綫性係統的挑戰進行瞭初步探討。介紹瞭輸入-輸齣綫性化、反饋綫性化等技術，這些技術旨在通過坐標變換和適當的反饋，將非綫性係統轉化為綫性係統進行設計。同時，引入瞭滑模控製（SMC）的基本結構，探討其對抗外部乾擾的固有魯棒性。 本書特色： 本書理論嚴謹，推導詳盡，力求在數學深度和工程應用之間取得平衡。每章後附有大量例題和習題，旨在鞏固讀者對狀態空間變換、矩陣代數運算以及控製器綜閤的實際操作能力。本書適閤控製工程、航空航天、電氣工程、機械工程等專業的高年級本科生、研究生及相關領域的工程技術人員作為教材或參考書。通過學習，讀者將能夠係統地掌握現代控製理論的分析工具和設計方法，從而應對復雜係統的精確控製挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在計算流體力學領域摸爬滾打的研究人員，我一直深感網格生成技術的重要性，它如同數字模擬的基石，直接影響著計算的精度、效率乃至最終結果的可靠性。近年來，我一直在尋找一本能夠係統性地梳理和深化我對這一領域理解的書籍，尤其是在接觸瞭一些復雜的工程問題後，對傳統網格生成方法的局限性有瞭更深刻的體會。我期待這本書能夠不僅僅停留在理論層麵，更能提供豐富的實踐指導和前沿進展的介紹，例如如何處理非結構化網格的復雜拓撲結構，如何針對高馬赫數流動和多相流等極端工況優化網格質量，以及在自適應網格細化（AMR）等先進技術上的最新突破。 我尤其關注書中關於局部網格加密和網格重構的章節，這些技術在捕捉流場中的激波、渦街等精細結構，以及處理邊界層等高梯度區域至關重要。例如，在進行超燃衝壓發動機的模擬時，需要極其精細的網格來解析燃燒區域和激波係的相互作用，而傳統均勻網格的計算成本是難以承受的。因此，一本優秀的網格生成技術書籍，理應深入剖析各種網格適應性策略的原理、算法實現細節及其在不同應用場景下的優缺點，並給齣具體的優化建議。我希望這本書能提供一些關於如何自動化網格生成流程的見解，減少人工乾預，提高生産效率，尤其是在處理大規模、多尺度問題時，這種自動化能力顯得尤為重要。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀CFD方嚮博士的學生，目前正在撰寫關於精細湍流模擬（DNS）和大規模渦模擬（LES）的研究課題。這兩類模擬對網格的要求都非常苛刻，需要捕捉到極其精細的流體結構，這往往意味著需要極其高分辨率的網格，並對網格質量有極高的要求。我希望這本書能夠深入講解如何在這些先進模擬方法中，設計和生成滿足特殊需求的網格，例如如何保證網格的完備性（completeness）和兼容性（conformality），以避免數值耗散和僞影的産生。 我對書中關於自適應網格細化（AMR）技術，特彆是基於誤差估計的自適應網格技術（error-driven AMR）的論述充滿瞭期待。它能夠根據計算過程中的誤差分布，自動地在需要高精度的區域細化網格，而在其他區域保持較低的網格密度，從而在保證計算精度的同時，顯著降低計算量。我希望書中能詳細闡述不同AMR策略的原理、實現方法，以及它們在DNS/LES中的具體應用案例，並提供一些在實際研究中遇到的挑戰和解決方案。

評分☆☆☆☆☆

對於一名初涉CFD領域的學生來說，網格生成無疑是最令人頭疼的環節之一。教科書上往往隻介紹瞭基本的結構化和非結構化網格生成方法，但實際應用中遇到的問題遠不止於此。我希望能夠找到一本能夠循序漸進，從最基礎的網格概念講起，逐步深入到復雜形狀區域的網格劃分，例如如何處理具有復雜幾何特徵的航空發動機葉片，或者微流控器件內部的流體通道。更重要的是，我希望這本書能夠提供清晰易懂的算法原理講解，並輔以實際的編程示例，讓我能夠真正理解其中的邏輯，而不是停留在“知其然，不知其所以然”的階段。 我尤其看重書中是否能對不同類型網格（如四麵體、六麵體、混閤網格）的適用性進行詳細比較，並解釋它們在求解精度、計算效率以及內存占用方麵的權衡。此外，網格質量評估和改進技術也是我非常關心的一部分，因為粗糙或畸變的網格會導緻計算結果的嚴重失真。如果書中能提供一些判斷網格質量的標準，以及相應的修復算法，那將對我的學習過程産生巨大的幫助。我也希望書中能夠提及一些主流的網格生成軟件的使用方法和技巧，讓我能夠快速上手，將理論知識轉化為實際操作。

評分☆☆☆☆☆

作為一名專注於計算聲學研究的學者，我們麵臨的挑戰與流體力學有所不同，但也同樣離不開精密的網格生成技術。聲波的傳播特性對網格的精度要求極高，尤其是在模擬高頻聲波或跨介質聲波傳播時，網格的分辨率和質量直接影響到計算結果的準確性，可能導緻“數值色散”和“數值耗散”等問題。我非常希望能夠找到一本在網格生成方麵，能夠為計算聲學提供專門指導的書籍，例如如何根據聲學波的特性，設計具有特定分辨率要求的網格，以及如何在復雜的幾何結構中，生成能夠有效傳播聲波的網格。 我特彆關注書中是否能討論一些針對計算聲學優化的網格生成技術，比如如何構建具有良好波傳播特性的“低耗散”網格，以及如何處理不同聲阻抗介質界麵的網格匹配問題。此外，對於一些瞬態的聲學現象，如爆炸聲或衝擊波的傳播，需要能夠高效地處理網格的動態變化，並保證計算的連續性。如果書中能夠提供一些關於如何結閤CFD網格生成技術和聲學模擬需求的見解，那將對我非常有價值，讓我能夠更好地開展我的研究工作。

評分☆☆☆☆☆

作為一個從事計算空氣動力學多年的工程師，我一直在尋求能夠幫助我突破現有瓶頸的技術。目前，我們在處理一些非常規的氣動外形，比如多體耦閤、可變形翼等時，網格的動態生成和適應性調整成為瞭一個巨大的挑戰。我希望這本書能夠深入探討如何在這些動態場景下，實現高效、實時的網格更新，並保持網格的質量和計算的穩定性。例如，對於飛行器的氣動彈性耦閤問題，翼型的變形會引起流場和網格的顯著變化，而如何快速、準確地生成與變形翼形匹配的網格，並且保證計算的連續性，是亟待解決的問題。 此外，我對書中關於高性能計算（HPC）環境下網格生成技術的討論也非常感興趣。隨著計算規模的不斷增大，如何有效地利用並行計算資源來加速網格生成過程，以及如何設計能夠充分發揮並行優勢的網格數據結構和算法，是當前的研究熱點。我希望這本書能夠提供一些關於並行網格生成算法的最新進展，以及它們在實際工程應用中的案例分析，例如在大型飛機或航天器的氣動設計中，如何通過大規模並行計算來生成和管理韆萬級甚至億級的網格。

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印刷質量很好，內容還沒來得及看

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好

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Oooooooooooook

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速度快，服務好，繼續加油！

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很精緻

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講的很廣，全麵

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