Principles of Computational Fluid Dynamics

این کتاب برای دانشجویان فارغ التحصیل، محققین، مهندسان و فیزیکدانانی است که در محاسبات جریان مشارکت دارند. گزارشی به روز از روش های عددی پیشرفته موجود در دینامیک سیالات محاسباتی ارائه شده است. اصول عددی زیربنایی با مقدار زیادی جزئیات و با استفاده از تجزیه و تحلیل ریاضی ابتدایی بررسی می شوند. توجه به مشکلات ناشی از پیچیدگی هندسی حوزه جریان و شبکه‌های مرزی با ساختار غیریکنواخت داده شده است. دقت و کارایی یکنواخت برای مسائل اغتشاش منفرد مورد مطالعه قرار گرفته است و راه را برای محاسبه دقیق جریان‌ها با عدد رینولدز بالا نشان می‌دهد. توجه زیادی به تجزیه و تحلیل پایداری داده می‌شود و شرایط پایداری مفیدی برای بسیاری از طرح‌های عددی که در عمل استفاده می‌شوند، ارائه می‌شوند که برخی از آنها جدید هستند. روش های یکپارچه برای جریان های تراکم پذیر و تراکم ناپذیر مورد بحث قرار می گیرد. تجزیه و تحلیل عددی معادلات آب کم عمق گنجانده شده است. نظریه قوانین بقای هذلولی مورد بررسی قرار می گیرد. مانع نظم گودونوف و چگونگی غلبه بر آن با استفاده از طرح‌های شیب محدود مورد بحث قرار گرفته است. مقدمه ای برای روش های حل تکراری کارآمد، با استفاده از زیرفضای کریلوف و شتاب چندشبکه ای ارائه شده است. نکات زیادی به ادبیات کنونی داده شده است تا به خواننده کمک کند تا به سرعت به مرز تحقیق فعلی برسد.

The book is aimed at graduate students, researchers, engineers and physicists involved in flow computations. An up-to-date account is given of the present state-of-the-art of numerical methods employed in computational fluid dynamics. The underlying numerical principles are treated with a fair amount of detail, using elementary mathematical analysis. Attention is given to difficulties arising from geometric complexity of the flow domain and of nonuniform structured boundary-fitted grids. Uniform accuracy and efficiency for singular perturbation problems is studied, pointing the way to accurate computation of flows at high Reynolds number. Much attention is given to stability analysis, and useful stability conditions are provided, some of them new, for many numerical schemes used in practice. Unified methods for compressible and incompressible flows are discussed. Numerical analysis of the shallow-water equations is included. The theory of hyperbolic conservation laws is treated. Godunov's order barrier and how to overcome it by means of slope-limited schemes is discussed. An introduction is given to efficient iterative solution methods, using Krylov subspace and multigrid acceleration. Many pointers are given to current literature, to help the reader to quickly reach the current research frontier.