计算流体动力学导论：有限体积法（第2版）（英文版）

　　Preface
　　Acknowledgements
　　1 Introduction
　　1.1 What is CFD?
　　1.2 How does a CFD code work?
　　1.3 Problem solving with CFD
　　1.4 Scope of this book
　　2 Conservation laws of fluid motion and boundary conditions
　　2.1 Governing equations of fluid flow and heat transfer
　　2.2 Equations of state
　　2.3 Navier-Stokes equations for a Newtonian fluid
　　2.4 Conservative form of the governing equations of fluid flow
　　2.5 Differential and integral forms of the general transport equations
　　2.6 Classification of physical behaviours
　　2.7 The role of characteristics in hyperbolic equations
　　2.8 Classification method for simple PDEs
　　2.9 Classification of fluid flow equations
　　2.10 Auxiliary conditions for viscous fluid flow equations
　　2.11 Problems in transonic and supersonic compressible flows
　　2.12 Summary
　　3 Turbulence and its modelling
　　3.1 What is turbulence?
　　3.2 Transition from laminar to turbulent }low
　　3.3 Descriptors of turbulent flow
　　3.4 Characteristics of simple turbulent flows
　　3.5 The effect of turbulent fluctuations on properties of the mean flow
　　3.6 Turbulent flow calculations
　　3.7 Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and classical turbulence models
　　3.8 Large eddy simulation
　　3.9 Direct numerical simulation
　　3.10 Summary
　　4 The finite volume method for diffusion problems
　　4.1 Introduction
　　4.2 Finite volume method for one-dimensional steady state diffusion
　　4.3 Worked examples： one-dimensional steady state diffusion
　　4.4 Finite volume method for two-dimensional diffusion problems
　　4.5 Finite volume method for three-dimensional diffusion problems
　　4.6 Summary
　　5 The finite volume method for convection-diffusion problems
　　5.1 Introduction
　　5.2 Steady one-dimensional convection and diffusion
　　5.3 The central differencing scheme
　　5.4 Properties of discretisation schemes
　　5.5 Assessment of the central differencing scheme for convectiondiffusion problems
　　5.6 The upwind differencing scheme
　　5.7 The hybrid differencing scheme
　　5.8 The power-law scheme
　　5.9 Higher-order differencing schemes for convection-diffusion problems
　　5.10 TVD schemes
　　5.11 Summary
　　6 Solution algorithms for pressure-velocity
　　6.1 Introduction
　　6.2 The staggered grid
　　6.3 The momentum equations
　　6.4 The SIMPLE algorithm
　　6.5 Assembly ora complete method
　　6.6 The SIMPLER algorithm
　　6.7 The SIMPLEC algorithm
　　6.8 The PISO algorithm
　　6.9 General comments on SIMPLE， SIMPLER， SIMPLEC and PISO
　　6.10 Worked examples of the SIMPLE algorithm
　　6.11 Summary
　　7 Solution of discretised equations
　　7.1 Introduction
　　7.2 The TDMA
　　7.3 Application of the TDMA to two-dimensional problems
　　7.4 Application of the TDMA to three-dimensional problems
　　7.5 Examples
　　7.6 Point4terative methods
　　7.7 Multigrid techniques
　　7.8 Summary
　　8 the finite volume method for unsteady flows
　　8.1 Introduction
　　8.2 One-dimensional unsteady heat conduction
　　8.3 Illustrative examples
　　8.4 Implicit method for two- and three-dimensional problems
　　8.5 Discretisation of transient convection-diffusion equation
　　8.6 Worked example of transient convection-diffusion using QUICK differencing
　　8.7 Solution procedures for unsteady flow calculations
　　8.8 Steady state calculations using the pseudo-transient approach
　　8.9 A brief note on other transient schemes
　　8.10 Summary
　　9 Implementation of boomfary confftions
　　9.1 Introduction
　　9.2 Inlet boundary conditions
　　9.3 Outlet boundary conditions
　　9.4 Wall boundary conditions
　　9.5 The constant pressure boundary condition
　　9.6 Symmetry boundary condition
　　9.7 Periodic or cyclic boundary condition
　　9.8 Potential pitfalls and final remarks
　　10 Errors and uncertainty in CFD modelling
　　10.1 Errors and uncertainty in CFD
　　10.2 Numerical errors
　　10.3 Input uncertainty
　　10.4 Physical model uncertainty
　　10.5 Verification and validation
　　10，6 Guidelines for best practice in CFD
　　10.7 Reporting/documentation of CFD simulation inputs and results
　　10.8 Summary
　　11 Methods for dealing with complex geometries
　　11.1 Introduction
　　11.2 Body-fitted co.ordinate grids for complex geometries
　　11.3 Catesian vs. curvilinear grids - an example
　　11.4 Curvilinear grids - difficulties
　　11.5 Block-structured grids
　　11.6 Unstructured grids
　　11.7 Discretisation in unstructured grids
　　11.8 Discretisafion of the diffusion term
　　11.9 Discretisafion of the convective term
　　11.10 Treatment of source terms
　　11.11 Assembly of discretised equations
　　11.12 Example calculations with unstructured grids
　　11.13 Pressure-velocity coupling in unstructured meshes
　　11.14 Staggered vs. co-located grid arrangements
　　11.15 Extension of the face velocity interpolation method to unstructured meshes
　　11.16 Summary
　　12 CFD modelling of combustion
　　12.1 Introduction
　　12.2 Application of the first law of thermodynamics to a combustion system
　　12.3 Enthalpy of formation
　　12.4 Some important relationships and properties of gaseous mixtures
　　12.5 Stoichiometry
　　12.6 Equivalence ratio
　　12.7 Adiabatic flame temperature
　　12.8 Equilibrium and dissociation
　　12.9 Mechanisms of combustion and chemical kinetics
　　12.10 Overall reactions and intermediate reactions
　　12.11 Reaction rate
　　12.12 Detailed mechanisms
　　12.13 Reduced mechanisms
　　12.14 Governing equations for combusting flows
　　12.15 The simple chemical reacting system (SCRS)
　　12.16 Modelling of a laminar diffusion flame - an example
　　12.17 CFD calculation of turbulent non-premixed combustion
　　12.18 SCRS model for turbulent combustion
　　12.19 Probability density function approach
　　12.20 Beta pdf
　　12.21 The chemical equilibrium model
　　12.22 Eddy break-up model of combustion
　　12.23 Eddy dissipation concept
　　12.24 Laminar flamelet model
　　12.25 Generation oflaminar， flamelet libraries
　　12.26 Statistics of the non-equilibrium parameter
　　12.27 Pollutant formation in combustion
　　12.28 Modelling of thermal NO formation in combustion
　　12.29 Flamelet-based NO modelling
　　12.30 An example to illustrate laminar flamelet modelling and NO modelling of a turbulent flame
　　12.31 Other models for non-premixed combustion
　　12.32 Modelling ofpremixed combustion
　　12.33 Summary
　　13 Numedcal calculation of radiative heat transfer
　　13.1 Introduction
　　13.2 Governing equations of radiative heat transfer
　　13.3 Solution methods
　　13.4 Four popular radiation calculation techniques suitable for CFD
　　13.5 Illustrative examples
　　13.6 Calculation of radiative properties in gaseous mixtures
　　13.7 Summary
　　Appendix A Accuracy of a flow simulation
　　Appendix B Non-uniform grids
　　Appendix C Calculation of source terms
　　Appendix D Limiter functions used in Chapter 5
　　Appendix E Derivation of one-dimensional governing equations for steady， incompressible flow through a planar nozzle
　　Appendix F Alternative derivation for the term (n . grad Ai) in Chapter 11
　　Appendix G Some examples
　　Bibliography
　　Index

　　We were pleasantly surprised by the ready acceptance of the first edition of our book by the CFD community and by the amount of positive feedback received over a period of 10 years. To us this has provided justification of our original plan， which was to provide an accessible introduction to this fast-growing topic to support teaching at senior undergraduate level， post- graduate research and new industrial users of commercial CFD codes. Our second edition seeks to enhance and update. The structure and didactic approach of the first edition have been retained without change， but aug- mented by a selection of the most important developments in CFD.