本书是以作者及其研究小组多年来的研究工作为基础撰写的。主要是可压缩湍流的直接数值模拟。全书共分两部分,第一部分为数值模拟方法:针对可压缩湍流的多尺度非定常非稳定流动特征,所构造的高精度差分格式(高于三阶精度),分析了各种高精度差分格式的数值行为特征和模拟小尺度物理结构、分辨非定常间断面的能力;第二部分是物理问题的直接数值模拟:根据可压缩湍流的流动物理特征,所建立的求解可压缩Navier-Stokes方程的高精度数值模拟方法,详细描述了不稳定流和可压缩湍流的直接数值模拟,以及在此基础上所发现的一些新的物理现象。
本书以航天飞行器气动问题为应用背景,总结了课题组在可压缩湍流直接数值模拟研究方面的部分工作。在数值方法方面,分析了正确模拟多尺度物理结构及其非线性干扰对数值方法的要求,反映了国际上的一些最新成果;在物理问题方面,重点分析了可压缩剪切湍流的直接数值模拟及其流动机理。可压缩与不可压缩湍流之间的定量差别及其特征参数之间的关系和可压缩效应对湍流特征的影响等。所研究的典型湍流有均匀各向同性湍流、槽道湍流、平面混合流、射流、平板边界层湍流和钝楔、钝锥边界层湍流等,且给出了相应的算法及其高效并行软件。
本书可作为相关专业的高年级研究生、科研工作者的参考书,为更广泛流体力学数值模拟研究提供高精度高分辨率的计算方法及其并行软件。
丛书序
前言
第一篇 数值方法
第一章 流体力学方程组
第二章 高精度离散方法
第三章 数值解的精度与行为特性分析
第四章 激波高分辨率格式的构造
第二篇 物理问题的直接数值模拟
第五章 湍流运动的基本方程
第六章 可压缩湍流特征
第七章 可压缩各向同性湍流的直接数值模拟
第八章 平面混合流及射流
第九章 可压缩平面湍流边界层的直接数值模拟
第十章 可压缩钝体边界层
第十一章 高精度计算流体力学软件Hoam-OpenCFD简介
参考文献