湍流与转捩数值模拟方法

作者: 季路成著 , 赵瑞 , 周玲 , 阎超

出版社: 北京理工大学出版社

出版时间: 2019-03

版次: 1

ISBN: 9787564076269

定价: 68.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

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本书共分 10 章, 主要论述湍流与转捩的基本概念、理论、方法和现象, 着重讲解现代湍流与转捩数值模拟方法, 评价各方法的优缺点与适用范围,
   探讨各方法未来发展方向。本书的编写目的是使读者在学习湍流与转捩基本理论的基础上, 了解湍流与转捩数值模拟方法的构造思路,
   学会在实际工程实践中如何正确选择模拟方法以及如何评价模拟结果,
   *终实现学以致用的目的。本书可作为普通高等院校高年级本科生和研究生的教材和参考书, 同时也可供高等院校、
   科研院所及研制设计部门有关专业人员参考。赵瑞，北京理工大学宇航学院讲师，香港理工大学访问学者。主要从事湍流模式、转捩，非定常流动、计算流体力学等方向的研究工作。曾参与国家973、“十二五”等多项重大项目以及多项航天院所型号气动任务，目前主持国家自然科学基金青年基金项目一项，校基础研究基金两项，参与民用航天项目一项。曾获得

2016年度优秀班主任称号，2014年度北京理工大学优秀青年教师称号，2011年度教育部博士研究生学术新人奖、第十五届全国计算流体力学会议优秀论文奖，《气体物理-理论与应用》杂志2012年度青年杰出论文奖。第 1 章　导读

第 3 章　湍流封闭问题

　3. 1　湍流的统计平均

　3. 2　雷诺平均方程

　3. 3　雷诺应力及湍动能输运方程

　3. 4　脉动方程

　3. 5　小结

第 4 章　湍流统计理论简介

　4. 1　均匀各向同性湍流

　　4. 1. 1　相关函数与能谱分析

　　4. 1. 2　K41 理论

　　4. 1. 3　湍能谱的-5/3 幂次率

　4. 2　壁湍流速度分层结构

　　4. 2. 1　壁面律

　　4. 2. 2　速度亏损律

　4. 3　自由剪切湍流

　4. 4　半经验理论

　　4. 4. 1　Boussinesq 涡黏性假设

　　4. 4. 2　Prandtl 混合长度理论

　　4. 4. 3　von

Kármán 相似性假设

　4. 5　小结

第 5 章　湍流模式理论

　5. 1　湍流模型 (RANS)

　　5. 1. 1　涡黏性模型

　　5. 1. 2　非线性涡黏性模型

5. 1. 3　二阶矩模型

　5. 2　湍流模型的数值求解方法

　5. 3　大涡模拟

　　5. 3. 1　滤波概念简介

　　5. 3. 2　大涡模拟的控制方程

　　5. 3. 3　常用的亚格子模型

　5. 4　RANS/ LES 混合方法

　　5. 4. 1　基于 SA 模型的 DES 类方法

　　5. 4. 2　基于 SST 模型的 DES 类方法

　5. 5　湍流模拟方法研究展望

第 6 章　湍流模式的性能分析和一般性评价

　6. 1　线性涡黏性模型

　　6. 1. 1　零方程模型

　　6. 1. 2　一方程模型

　　6. 1. 3　二方程模型

　　6. 1. 4　工程常用湍流模型性能对比

　6. 2　非线性湍流模型

　　6. 2. 1　显式代数应力模型

　　6. 2. 2　非线性涡黏性模型

　6. 3　大涡模拟方法

　　6. 3. 1　混合层流动

　　6. 3. 2　湍流槽道流动

　6. 4　DES 类方法

　　6. 4. 1　SA-DES 方法影响因素研究

　　6. 4. 2　Re D=3900 圆柱绕流

　　6. 4. 3　超声速凹腔-压缩拐角流动

　6. 5　小结

第 7 章　边界层转捩概述

　7. 1　边界层转捩类型

　　7. 1. 1　自然转捩

　　7. 1. 2　旁路转捩

　　7. 1. 3　分离诱导转捩

　　7. 1. 4　尾迹诱导转捩

　7. 2　边界层转捩影响因素

　7. 3　流动稳定性

　　7. 3. 1　线性稳定性理论

　　7. 3. 2　稳定性理论的相关结论

　7. 4　小结 108

第 8 章　边界层转捩预测方法简介 109

8. 1　经验转捩准则

　8. 2　e N 方法

　8. 3　模式理论

　　8. 3. 1　非湍流脉动

　　8. 3. 2　间歇因子

　　8. 3. 3　典型湍流/ 转捩模式介绍

　8. 4　高精度数值模拟

　　8. 4. 1　高精度数值模拟边界层转捩简介

　　8. 4. 2　零压力梯度平板边界层转捩的直接数值模拟

　8. 5　转捩预测方法研究展望

　8. 6　小结

第 9 章　k-ω-γ转捩模式的改进

　9. 1　雷诺数效应修正

　　9. 1. 1　雷诺数效应修正形式

　　9. 1. 2　算例验证 1———不同来流雷诺数平板

　　9. 1. 3　算例验证 2———不同来流雷诺数尖锥

　9. 2　横流转捩预测方法构造

　　9. 2. 1　边界层外缘及横流速度获取

　　9. 2. 2　横流模态时间尺度构造

　　9. 2. 3　算例验证 1———HIFiRE-5

　　9. 2. 4　算例验证 2———1°攻角钝锥

　9. 3　小结

第 10 章　改进的 k-ω-γ转捩模式在工程复杂外形飞行器中的应用

　10. 1　X-51A 飞行器前体

　10. 2　类 X-51A 飞行器全机

　10. 3　小结 174

参考文献 176
内容简介:
本书共分 10 章, 主要论述湍流与转捩的基本概念、理论、方法和现象, 着重讲解现代湍流与转捩数值模拟方法, 评价各方法的优缺点与适用范围,
   探讨各方法未来发展方向。本书的编写目的是使读者在学习湍流与转捩基本理论的基础上, 了解湍流与转捩数值模拟方法的构造思路,
   学会在实际工程实践中如何正确选择模拟方法以及如何评价模拟结果,
   *终实现学以致用的目的。本书可作为普通高等院校高年级本科生和研究生的教材和参考书, 同时也可供高等院校、
   科研院所及研制设计部门有关专业人员参考。
作者简介:
赵瑞，北京理工大学宇航学院讲师，香港理工大学访问学者。主要从事湍流模式、转捩，非定常流动、计算流体力学等方向的研究工作。曾参与国家973、“十二五”等多项重大项目以及多项航天院所型号气动任务，目前主持国家自然科学基金青年基金项目一项，校基础研究基金两项，参与民用航天项目一项。曾获得

2016年度优秀班主任称号，2014年度北京理工大学优秀青年教师称号，2011年度教育部博士研究生学术新人奖、第十五届全国计算流体力学会议优秀论文奖，《气体物理-理论与应用》杂志2012年度青年杰出论文奖。
目录:
第 1 章　导读

第 3 章　湍流封闭问题

　3. 1　湍流的统计平均

　3. 2　雷诺平均方程

　3. 3　雷诺应力及湍动能输运方程

　3. 4　脉动方程

　3. 5　小结

第 4 章　湍流统计理论简介

　4. 1　均匀各向同性湍流

　　4. 1. 1　相关函数与能谱分析

　　4. 1. 2　K41 理论

　　4. 1. 3　湍能谱的-5/3 幂次率

　4. 2　壁湍流速度分层结构

　　4. 2. 1　壁面律

　　4. 2. 2　速度亏损律

　4. 3　自由剪切湍流

　4. 4　半经验理论

　　4. 4. 1　Boussinesq 涡黏性假设

　　4. 4. 2　Prandtl 混合长度理论

　　4. 4. 3　von

Kármán 相似性假设

　4. 5　小结

第 5 章　湍流模式理论

　5. 1　湍流模型 (RANS)

　　5. 1. 1　涡黏性模型

　　5. 1. 2　非线性涡黏性模型

5. 1. 3　二阶矩模型

　5. 2　湍流模型的数值求解方法

　5. 3　大涡模拟

　　5. 3. 1　滤波概念简介

　　5. 3. 2　大涡模拟的控制方程

　　5. 3. 3　常用的亚格子模型

　5. 4　RANS/ LES 混合方法

　　5. 4. 1　基于 SA 模型的 DES 类方法

　　5. 4. 2　基于 SST 模型的 DES 类方法

　5. 5　湍流模拟方法研究展望

第 6 章　湍流模式的性能分析和一般性评价

　6. 1　线性涡黏性模型

　　6. 1. 1　零方程模型

　　6. 1. 2　一方程模型

　　6. 1. 3　二方程模型

　　6. 1. 4　工程常用湍流模型性能对比

　6. 2　非线性湍流模型

　　6. 2. 1　显式代数应力模型

　　6. 2. 2　非线性涡黏性模型

　6. 3　大涡模拟方法

　　6. 3. 1　混合层流动

　　6. 3. 2　湍流槽道流动

　6. 4　DES 类方法

　　6. 4. 1　SA-DES 方法影响因素研究

　　6. 4. 2　Re D=3900 圆柱绕流

　　6. 4. 3　超声速凹腔-压缩拐角流动

　6. 5　小结

第 7 章　边界层转捩概述

　7. 1　边界层转捩类型

　　7. 1. 1　自然转捩

　　7. 1. 2　旁路转捩

　　7. 1. 3　分离诱导转捩

　　7. 1. 4　尾迹诱导转捩

　7. 2　边界层转捩影响因素

　7. 3　流动稳定性

　　7. 3. 1　线性稳定性理论

　　7. 3. 2　稳定性理论的相关结论

　7. 4　小结 108

第 8 章　边界层转捩预测方法简介 109

8. 1　经验转捩准则

　8. 2　e N 方法

　8. 3　模式理论

　　8. 3. 1　非湍流脉动

　　8. 3. 2　间歇因子

　　8. 3. 3　典型湍流/ 转捩模式介绍

　8. 4　高精度数值模拟

　　8. 4. 1　高精度数值模拟边界层转捩简介

　　8. 4. 2　零压力梯度平板边界层转捩的直接数值模拟

　8. 5　转捩预测方法研究展望

　8. 6　小结

第 9 章　k-ω-γ转捩模式的改进

　9. 1　雷诺数效应修正

　　9. 1. 1　雷诺数效应修正形式

　　9. 1. 2　算例验证 1———不同来流雷诺数平板

　　9. 1. 3　算例验证 2———不同来流雷诺数尖锥

　9. 2　横流转捩预测方法构造

　　9. 2. 1　边界层外缘及横流速度获取

　　9. 2. 2　横流模态时间尺度构造

　　9. 2. 3　算例验证 1———HIFiRE-5

　　9. 2. 4　算例验证 2———1°攻角钝锥

　9. 3　小结

第 10 章　改进的 k-ω-γ转捩模式在工程复杂外形飞行器中的应用

　10. 1　X-51A 飞行器前体

　10. 2　类 X-51A 飞行器全机

　10. 3　小结 174

参考文献 176

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