计算流体力学参考书介绍

计算流体力学参考书介绍

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一、中文参考书：

1.中国人民解放军总装备部军事训练教材编辑工作委员会，计算流体力学及应用，国防工业出版社，2003年。（*****重点推荐）

该书比较系统，有限基本解法（亚超声速流的有限基本解方法），有限差分法和有限体积法均有介绍，对于应用的网格生成技术（网格生成基本方法，网格分区与重叠网格技术，非结构网格生成技术），非线性速势方程解法，不可压NS方程计算（压力泊松方程方法，压力修正方法（SIMPLE方法），虚拟压缩性方法），可压缩的Euler和NS方程计算（MacCormack 显式差分法，Beam-Warming因式分解格式，Jameson有限体积格式，TVD格式，NND格式，ENO及ENN格式，几种常用的隐式（时间方向离散）算法（近似因式分解方法，对角化算法，LU-ADI算法，LU-SGS算法），湍流模型）以及稀薄气体的蒙特卡罗的数值模拟都有专题，知识介绍结构清晰，有助于了解计算流体力学的整体知识框架。

2.苏铭德，黄素逸，计算流体力学基础，清华大学出版社，1997年。（*****重点推荐）

该书虽说取名为基础，但如果能全部看明白，倒也很不容易。该书分为若干个专题：数值模拟专题，数值计算方法，流场的数值计算。里面从发展型方程的有限差分法讲起，讲到偏微分方程的几种常用数值方法（特征线法，有限元法，泊松方程的直接方法，对流扩散方程的有限解析法，发展方程的谱方法），再转到流场的数值计算（无粘性流体流动的数值计算（等熵流动的数值计算，Burgers方程及其求解，激波的捕捉，Riemann问题的解和Godunov格式，多维气体流动的数值计算），粘性流体流动的数值计算（可压粘性流动数值计算的MacCormack格式、Beam-Warming格式、反扩散和NND格式、通量分裂法和推进迭代法；用流函数-旋度方程、有限解析法、有限差分法、推进迭代法、谱方法等求解不可压粘性流动方程）上应用；该书总体来讲还算是浅显易懂；通过看这本书我们能学习到很多东西，比如各种数值方法（有限差分法，有限解析法，有限元法，谱方法，边界元法）的区别和联系小知识等等。

3.张涵信，沈孟育，计算流体力学-差分方法的原理和应用，国防工业出版社，2003年。（*****重点推荐）

该书首先从流体力学的各级近似方程开始，从分析方程数学性质，到定解条件的提法；再用模型方程及其差分计算的分析理论，引出一系列的经典的差分格式（MacCormack格式，基于Runge-Kutta法的显式耗散格式，Beam-Warming隐式耗散格式，Jameson隐式耗散格式，混合反扩散格式）以及无波动的不含自由参数的差分格式；由低阶格式的模拟能力限制提出了建立高阶格式的必要、建立高阶精度格式的原则，介绍了一些典型的高精度差分格式（三阶ENN格式，ENO格式，广义紧致格式，时空守恒方法）；由低维流动问题的差分格式到多维流动问题的差分格式（半离散化的多维差分格式，Runge-Kutta方法，交替方向隐式(ADI)方法，时间分裂格式（分数步格式），隐式近似因式分解方法）；最后讲述了边界条件的数学处理，网格生成技术以及一些实用的数值计算规律。这本书有点像工具书，内容全面而实用。

4.刘儒勋，舒其望，计算流体力学的若干新方法，科学出版社，2003年。（****一般重点推荐）

该书深入地介绍了当代偏微分方程数值方法的新发展，特别是其中最具有理论意义和实用价值的间断解或弱解的数值方法，以及我们面临的新课题和新挑战。对于研究比较前沿课题和需要在CFD方面进阶的同学，这本书算是一本很不错的参考书。该书主要内容包括：预备篇（有关数学模型的简单介绍（线性试验模型，非线性发展方程试验模型，流体动力学的某些数值模拟实验模型），关于有限差分方法和其他数值方法的某些重要概念（差分格式的相容性、收敛性和稳定性，有限差分法和其他数值方法的守恒性、单调性问题，差分格式和其他数值方法的迎风性设计，间断解或者弱解的一些重要概念，Riemann问题的数值方法），有限差分方法的数值耗散、数值频散和数值群速度效应（有限差分格式的修正方程和格式余项效应分析方法，数值模拟中所发生的奇怪现象的解释，差分格式的改造、改进和优化）；间断解问题篇（间断分解和Riemann问题的特征表示，Riemann间断分解问题的Roe解法（基本思想，Roe参向量和近似Riemann解算子，Roe方法提高求解精度的关键和存在的问题），积分平均型间断解问题方法的设计和讨论（积分平均型守恒、单调格式的一般构思，Van Leer 的MUSCL方法的构造，Collela和Woodward的PPM，积分平均格式构造的进一步讨论）；高分辨率方法篇（TVD方法的构造和控制函数（从Lax-Wendroff格式谈起，TVD格式的构造与讨论，限制函数或限制器的简单讨论），ENO和WENO格式（一维、二维标量方程的ENO和WENO 格式，时间离散的Runge-Kutta方法，方程组问题）；有限体积法篇（非结构网格的生成与构造，非结构网格有限体积法）；非标准有限方法篇（混合有限元简介，运动有限元方法，间断有限元方法，时空有限元方法）；运动界面追踪问题的数值方法篇（VOF方法和运动界面的重构方法，等值面（Level Set）函数方法）。

5.李万平，计算流体力学基础，华中科技大学出版社，2004年。（****一般重点推荐）

短小精悍是该书的一大特点，适合于初学者结合其他书籍作辅助性阅读。该书偏重于流体力学的有限体积法介绍，通过阅读An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method (1995 H. K. VERSTEEG）不难发现，这本中文书很大部分是对这本英文书的翻译，书中的其他部分则是《计算流体力学基础》（苏铭德，黄素逸）中有关发展型方程差分方法的章节。该书内容主要包括：流体流动的数学模型，湍流与湍流模型，发展方程的有限差分法，有限体积法（扩散问题的有限体积法，对流扩散问题的有限体积法，定常流动的压强速度耦合算法，非定常流动的有限体积法），网格生成技术以及数值模拟二维不可压缩粘性流体绕圆柱的流动。

6.吴江航，韩庆书，计算流体力学的理论，方法及应用，科学出版社，1988年。（****一般重点推荐）

该书比较老，不过里面的有些内容还是比较好的，能做很好的辅助性阅读，比如，离散近似的伪物理效应及其修正等等，数值方法主要讲述有限差分法，有限元法，有限分析法。该书主要内容包括：流体力学基本方程组，流体力学的模型方程及其数学物理性质，有限差分近似及其数学性质，数值解算的数学理论基础，离散近似的伪物理效应（“逆风”效应与“迎风”修正，数值耗散与数值频散，能量增长与反常能量谱转移效应，伪湍流现象），流