Fluid dynamics: theory, computation, and numerical simulation

دینامیک سیالات: تئوری، محاسبات و شبیه سازی عددی تنها کتاب موجودی است که زمینه کلاسیک دینامیک سیالات را به قلمرو محاسبات علمی گسترش می دهد به گونه ای که برای مبتدیان هم جامع و هم در دسترس باشد. تئوری دینامیک سیالات، و اجرای روش‌های حل در الگوریتم‌های عددی، دست به دست و با اشاره به برنامه‌نویسی کامپیوتری مورد بحث قرار می‌گیرند. این کتاب مقدمه ای در دسترس برای دینامیک سیالات نظری و محاسباتی (CFD) است، که از دیدگاهی مدرن نوشته شده است که نظریه و عمل عددی را یکپارچه می کند.

چندین اضافات و بسط موضوعی در ویرایش دوم دینامیک سیالات وجود دارد. از جمله کدهای جدید Matlab و FORTRAN. دو ویژگی متمایز گفتمان عبارتند از: رویه‌ها و الگوریتم‌های راه‌حل بلافاصله پس از ارائه فرمول‌های مسئله توسعه می‌یابند، و روش‌های عددی بر اساس نیاز به دانستن و به ترتیب افزایش دشواری معرفی می‌شوند. کدهای Matlab برای طیف وسیعی از موضوعات ارائه شده و مورد بحث قرار گرفته است. از اشکال سطحی در هیدرواستاتیک، دینامیک گرداب، تا جریان استوکس، تا جریان آشفته.

یک مکمل این کتاب، کتابخانه نرم‌افزار FORTRAN FDLIB است که به‌طور رایگان از طریق اینترنت در دسترس است، که برنامه‌های آن به صراحت نحوه الگوریتم‌های محاسباتی را نشان می‌دهد. دستورالعمل های کد کامپیوتری را ترجمه کنید. کدهای FDLIB از مقدماتی تا پیشرفته را شامل می شود و مشکلات در نظر گرفته شده طیف وسیعی از کاربردها را شامل می شود. از جریان های کانال آرام گرفته تا جریان های گردابی تا جریان ها در آیرودینامیک. مسائل کامپیوتری منتخب در پایان هر بخش از دانش‌آموز می‌خواهد که برنامه‌ها را برای شرایط مختلف جریان اجرا کند و در نتیجه تأثیر پارامترهای مختلف تعیین‌کننده هر جریان را مطالعه کند.

این متن برای شاغلین و دانشجویان ضروری است. در تمامی رشته های مهندسی، فیزیک محاسباتی، محاسبات علمی و ریاضیات کاربردی. این می تواند به عنوان یک متن در هر دو دوره کارشناسی و کارشناسی ارشد در مکانیک سیالات، آیرودینامیک، و دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شود. مخاطبان نه تنها شامل دانشجویان پیشرفته مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد، بلکه طبقه وسیعی از دانشمندان و مهندسان با علاقه عمومی به محاسبات علمی هستند.

Fluid Dynamics: Theory, Computation, and Numerical Simulation is the only available book that extends the classical field of fluid dynamics into the realm of scientific computing in a way that is both comprehensive and accessible to the beginner. The theory of fluid dynamics, and the implementation of solution procedures into numerical algorithms, are discussed hand-in-hand and with reference to computer programming. This book is an accessible introduction to theoretical and computational fluid dynamics (CFD), written from a modern perspective that unifies theory and numerical practice.

There are several additions and subject expansions in the Second Edition of Fluid Dynamics, including new Matlab and FORTRAN codes. Two distinguishing features of the discourse are: solution procedures and algorithms are developed immediately after problem formulations are presented, and numerical methods are introduced on a need-to-know basis and in increasing order of difficulty. Matlab codes are presented and discussed for a broad range of topics; from interfacial shapes in hydrostatics, to vortex dynamics, to Stokes flow, to turbulent flow.

A supplement to this book is the FORTRAN software library FDLIB, freely available through the Internet, whose programs explicitly illustrate how computational algorithms translate into computer code instructions. The codes of FDLIB range from introductory to advanced, and the problems considered span a broad range of applications; from laminar channel flows, to vortex flows, to flows in aerodynamics. Selected computer problems at the end of each section ask the student to run the programs for various flow conditions, and thereby study the effect of the various parameters determining each flow.

This text is a must for practitioners and students in all fields of engineering, computational physics, scientific computing, and applied mathematics. It can be used as a text in both undergraduate and graduate courses in fluid mechanics, aerodynamics, and computational fluid dynamics. The audience includes not only advanced undergraduate and entry-level graduate students, but also a broad class of scientists and engineers with a general interest in scientific computing.