計算水力學

周雪漪，清華大學教授。2100433B

90年代中期，“計算水力學”開始成為水力學的一個新興分支。已廣泛應用于許多相關(guān)的科技領(lǐng)域。國內(nèi)許多高等院校已將“計算水力學”列為本科生選修課程和研究生課程。

本書是在清華大學開設(shè)該課程采用的講義基礎(chǔ)上，作者經(jīng)過整理、修改和補充編寫而成的。

全書共分10章兩大部分，主要論述計算水力學的基本原理及其應用。前4章為理論部分，系統(tǒng)地介紹了基本方程、有限差分法、有限元法、邊界元法、有限體積法等；后6章為應用部分。

計算水力學是涉及經(jīng)典力學、計算方法、數(shù)值分析、程序編制、數(shù)據(jù)處理和可視化等學科的一門綜合性交叉學科，是水利、交通、環(huán)境、土木、地質(zhì)、采礦、能源等工科專業(yè)碩、博士研究生培養(yǎng)方案中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

汪徳爟編著的《計算水力學理論與應用（河海大學211工程三期資助研究生系列教材）（精）》將計算水力學的主要內(nèi)容寫成五篇，分別為有限差分法，有限單元法，有限體積法，邊界的特殊處理及可視化方法與應用，其中第1章概述計算水力學的內(nèi)涵、特點、基本方程和學習要求：第2、3章闡述有限差分法的理論及應用；第4—7章闡述有限單元法的理論及應用；第8、9章闡述有限體積法的理論及應用；第10—12章闡述特殊邊界的處理；第13、14章闡述可視化方法與應用，每篇內(nèi)容中理論部分從物理概念的分析人手，闡述基礎(chǔ)的建模思路、建模步驟和解法；應用部分主要選擇多年來的科研成果，也部分選用一些其他研究工作者的典型實例，注重介紹分析、處理問題的方法和途徑，另外《計算水力學理論與應用（河海大學211工程三期資助研究生系列教材）（精）》還附自編的基礎(chǔ)性、啟發(fā)性的教學軟件。

前言

第1章計算水力學和基本控制方程

1．1 引言

1．2 本書的基本內(nèi)容

1．3 物理守恒定律的數(shù)學表達式

1．3．1 連續(xù)方程、動量方程和能量方程

1．3．2 均值方程與脈動量方程．

1．3．3 水動力學計算中的基本方程

1．3．4 渦的傳輸方程

1．3．5 標量的傳輸方程

1．3．6 方程的分類 參考文獻

第一篇 有限差分法

第2章 有限差分的基本形式

2．1 基本概念

2．1．1 連續(xù)函數(shù)與數(shù)值離散逼近

2．1．2 差分的概念

2．2 Taylor級數(shù)法

2．3 多項式插值

2．4 積分法

2．5 控制體法

2．6 顯式和隱式差分格式

2．6．1 顯式差方格式

2．6．2 隱式差分格式

2．7 差分方程的守恒性

2．8 差分方程的相容性、收斂性和穩(wěn)定性

2．8．1 相容性

2．8．2 收斂性

2．8．3 穩(wěn)定性

2．9 特征線法

2．9．1 特征方程、特征線和Riemann不變量2100433B

前言

第1章 計算水力學和基本控制方程

第一篇 有限差分法

第二篇 有限單元法

第三篇 有限體積法

第四篇 邊界的特殊處理

第五篇 可視化方法與應用

附錄1 淺水方程有限單元離散方程中的單元矩陣

附錄2 非恒定滲流有限單元模型的單元矩陣

附錄3 一維非恒定流計算程序

附錄4 二維對流-擴散方程程序

附錄5 拓廣的拉普拉斯方程的有限單元程序

附錄6 例子程序：Lawson算法

附錄7 等值線的繪制程序 2100433B