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| 內容簡介： |
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本书是计算流体力学与桥梁风工程学科交叉研究的一本专著，可供从事桥梁风工程研究的教师、研究生、科研人员参考使用。本书首先介绍了计算流体力学（CFD）的基本理论、流动现象、数值模拟方法及实际工程问题的湍流模拟，然后精心安排了一些易于理解的计算流体力学算例。在此基础上，本书介绍了计算流体力学与桥梁风工程学科交叉研究的前沿问题，包括桥梁颤振导数识别及大振幅条件下的自激气动力非线性研究。
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| 關於作者： |
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黄林，男，桥梁与隧道工程专业博士，西华大学建筑与土木工程学院副教授，硕士研究生导师，目前主要从事桥梁CFD数值模拟、桥梁风工程等方面的研究与教学，先后主持完成浙江省自然科学基金和宁波市自然科学基金项目各1项，参与国家自然科学基金项目研究2项。在国内外公开发表学术论文20余篇，其中SCI收录4篇、EI收录8篇。2011年入选宁波市领军和拔尖人才培养工程。
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| 目錄：
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目 录第1章 绪 论0011.1 计算流体力学简介0011.2 计算流体力学在桥梁风工程中的应用介绍0031.3 主要研究内容005第2章 计算流体力学的基本原理0062.1 流动模型0062.2 物质导数0072.3 速度散度0102.4 连续方程0122.5 动量方程0182.6 能量方程0242.7 边界条件029第3章 流动现象0323.1 简化偏微分方程0333.2 信息依赖域0343.3 偏微分方程的类型0353.4 不同偏微分方程的一般性质044第4章 计算流体力学的基本数值方法0524.1 有限差分法0524.2 有限体积法062第5章 湍流模拟1105.1 不可压缩N-S方程1105.2 湍流模拟1125.3 基于湍流黏性假设的湍流模型1185.4 近壁面处理1285.5 出入口边界条件137第6章 计算流体力学在桥梁风工程中的应用1396.1 桥梁颤振导数理论1396.2 桥梁颤振导数数值模拟方法1446.3 平板颤振导数计算1596.4 大跨度桥梁主梁颤振导数数值模拟1636.5 大振幅条件下桥梁主梁气动自激力非线性数值模拟1726.6 结 语197参考文献199
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| 內容試閱：
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前 言这是一本为初学者编写的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）在桥梁风工程应用研究方面的书籍。如果你准备应用CFD进行桥梁风工程应用研究，但对CFD仅有一些初步了解，那么这本书就是为你所写。本书假设你在阅读此书前对桥梁风工程有一定了解。本书是作者根据近年来将CFD应用到桥梁风工程的研究经历，为初学者撰写的一本易于理解CFD基本原理且又实用的专用书籍，以帮助初学者尽快在桥梁风工程领域开展研究。目前，CFD已被应用到桥梁风工程领域，但对大多数研究者来说还是一门比较深奥的学科。要将CFD成功应用到桥梁风工程领域，需要很好地解决CFD与桥梁风工程的学科交叉问题。本书将让你在全面了解CFD的基本原理和思路的基础上开启研究之路。为便于读者的学习，作者根据多年的研究实践，对CFD的内容进行了艰难的挑选和组织，避免了复杂方法的介绍。本书给出了对CFD整体的介绍，希望读者通过自己的研读和实践能逐步变成一个了解CFD的专业人士，而不是对CFD敬而远之。本书的桥梁风工程应用研究案例内容来源于作者多年来的研究实践。本书共包含6章。第1章为绪论，简要介绍了CFD诞生的基本历程、CFD在桥梁风工程中的基本应用和本书的主要研究内容。第2章介绍CFD的基本理论。详细讨论了流体力学的基本方程，并对边界条件进行了适当介绍。对于CFD应用研究者，对这些基本物理方程的充分理解和接受是十分重要的。它们是CFD应用研究的基础。作者对充分理解和重视这些方程的重要性颇有感触。不同学习背景的读者，对流体控制方程的理解程度差别较大。对于土木工程专业出身的工科学生，通过本书的学习将很高兴地有机会充分掌握这些方程，而对于已经有充分了解的读者，也将愿意对这些方程有一个综合而清晰的回顾，揭示出各种不同形式控制方程的奥妙。一个出色的计算流体力学研究者首先必须是一个优秀的流体力学研究者。第3章介绍流动现象。本章主要通过对相关偏微分方程的分析，从宏观上建立流动现象与偏微分方程间的内在联系。读者通过本章的阅读，将能从宏观上对主要的流动现象有所掌握，对自己将要研究的内容做出比较明确的判断。第4章介绍流体力学的基本数值方法，包括有限差分法和有限体积法。有限差分法是理解有限体积法的基础，只有深入理解有限差分法后才能真正明白有限体积法的内涵。有限体积法是目前CFD商业软件普遍采用的计算方法。通过本章的学习，读者将能掌握常见的计算方法，有助于独立开展CFD应用研究。第5章介绍湍流模拟。本章主要介绍不可压缩流条件下的湍流的数值模拟方法，包括常用RNG k-和SST k-湍流模型等，壁面处理等方面的内容。读者通过本章的学习将能建立起基本的湍流模拟概念，便于准确模拟实际桥梁风工程中的湍流问题。第6章介绍CFD在桥梁风工程领域中的应用研究。本章以桥梁颤振导数理论为基础，介绍了作者提出的计算桥梁颤振导数的流场分区方法，并以此为基础介绍了基于CFD方法的桥梁颤振导数识别计算及大振幅条件下平板气动自激力的非线性研究等相关问题。CFD数值模拟计算结果与理论值及风洞试验结果有很好的一致性。书中相关的计算实例均为作者近年研究所采用的实例。这部分内容将有助于读者开启CFD应用研究的大门。作者特别感谢西南交通大学土木工程学院的廖海黎教授。廖海黎教授十余年来的教诲、鼓励与帮助，使得作者能够顺利完成博士学位并在后续的研究中持续不断地开展CFD在桥梁风工程领域的应用研究。本书是对作者多年来的研究成果的总结。作者也要感谢香港理工大学的徐幼麟教授。感谢徐幼麟教授对作者在2011年作为访问学者到香港理工大学工作提供的帮助，及对作者完成平板大振幅条件下的气动自激力非线性研究方面提供的指导与帮助。感谢西南交通大学土木工程学院国家杰出青年基金获得者李永乐教授在研究过程中的支持与帮助。作者也要感谢CFD领域的所有同事，感谢他们与我进行的印象深刻的讨论。感谢我的家人多年来给予的支持与理解。我衷心希望读者能够快乐地学习本书并成功应用本书的知识解决你们遇到的桥梁工程实际抗风难题，为你们扫除前进道路上的障碍。由于作者水平有限和时间仓促，书中不可避免地存在一些失误和不足之处，恳请有识之士不吝批评指正。
黄 林西华大学土木建筑与环境学院2016年10月
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