目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水動力學(xué)的基本概念 1
1.2 水動力學(xué)的研究方法 1
1.3 水動力學(xué)的發(fā)展簡史 3
1.4 水動力學(xué)的研究內(nèi)容 6
1.5 水動力學(xué)的主要應(yīng)用和發(fā)展趨勢 9
第2章 流體力學(xué)基礎(chǔ) 12
2.1 流體的基本概念與性質(zhì) 12
2.1.1 流體的定義 12
2.1.2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 13
2.1.3 作用在流體上的力 14
2.1.4 黏性與牛頓內(nèi)摩擦定律 14
2.1.5 壁面無滑移條件 17
2.2 流體流動的形式 18
2.2.1 流體的運動狀態(tài) 18
2.2.2 邊界層 20
第3章 數(shù)理基礎(chǔ) 22
3.1 流體力學(xué)常用張量運算 22
3.2 流體力學(xué)常用定理 25
3.2.1 物質(zhì)導(dǎo)數(shù) 25
3.2.2 雷諾輸運定理 28
3.2.3 高斯散度定理 30
第4章 流體流動控制方程 35
4.1 NS方程 35
4.2 流體流動模型 37
4.3 連續(xù)性方程 39
4.3.1 連續(xù)性方程的四種推導(dǎo)過程 39
4.3.2 四種連續(xù)性方程形式之間的轉(zhuǎn)化 43
4.4 動量方程 46
4.5 NS方程的其他推導(dǎo)方法 51
4.6 NS方程的各種形式 53
4.7 NS方程的項 57
第5章 水動力數(shù)值模擬技術(shù) 59
5.1 常見的流體模擬方法 59
5.1.1 傳統(tǒng)CFD方法 59
5.1.2 粒子法 61
5.1.3 格子Boltzmann方法 65
5.2 NS方程的求解 70
5.2.1 NS方程的數(shù)值求解過程 70
5.2.2 不可壓NS方程的求解及其難點 73
5.2.3 邊界和初始條件 79
5.3 NS方程的離散化 81
5.3.1 常用的離散化方法 81
5.3.2 穩(wěn)定性分析 84
5.3.3 有限差分法 94
5.3.4 有限體積法 113
5.3.5 網(wǎng)格 122
5.4 湍流模擬 129
5.4.1 湍流模擬方法的分類 129
5.4.2 直接數(shù)值模擬 133
5.4.3 大渦模擬 136
5.4.4 RANS模擬 139
5.5 多相流模擬 142
5.5.1 多相流模擬方法的分類 142
5.5.2 邊界捕捉方法 147
5.6 動邊界模擬 151
5.6.1 有拓撲變化的方法 151
5.6.2 無拓撲變化的方法 156
5.7 流固耦合模擬 160
第6章 勢流理論 163
6.1 不可壓縮勢流問題的基本控制方程和邊界條件 163
6.1.1 不可壓縮勢流問題的基本控制方程 163
6.1.2 勢流問題的邊界條件 165
6.1.3 勢流問題的初始條件 168
6.1.4 勢流問題的求解方法 171
6.2 基本平面勢流 174
第7章 水波動力學(xué) 179
7.1 波的基本概念 179
7.1.1 波的定義 179
7.1.2 水波的物理要素 181
7.1.3 水波的基本方程 185
7.2 小振幅波理論 188
7.2.1 水波問題的攝動展開 188
7.2.2 行波和駐波 192
7.2.3 波能 197
7.2.4 波的繞射和折射 201
7.3 非線性水波 206
7.4 船行波 211
7.5 內(nèi)波 216
第8章 海洋工程中的水動力現(xiàn)象 222
8.1 常見的海洋環(huán)境作用 222
8.2 空化 228
8.3 跨介質(zhì) 232
8.4 流固耦合現(xiàn)象 235
8.5 水下爆炸 239
第9章 水動力實驗技術(shù) 244
9.1 水動力實驗技術(shù)的任務(wù) 244
9.2 水動力實驗技術(shù)的發(fā)展歷史 247
9.3 相似理論 250
9.3.1 流動相似 250
9.3.2 常用相似準(zhǔn)則數(shù)及意義 253
9.4 實驗誤差 257
9.4.1 誤差的基本概念及分類 257
9.4.2 誤差的表示方法及評價 260
9.5 水動力學(xué)實驗裝置 262
參考文獻 266
后記 267