计算流体力学基础理论与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周正贵，王卫星 著

图书标签:

• 计算流体力学
• CFD
• 流体动力学
• 数值方法
• 有限体积法
• 传热学
• 工程流体力学
• 计算物理
• 湍流
• 模拟仿真
• 科学计算

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030530950

版次：01

商品编码：12113285

包装：平装

丛书名： 飞行器动力工程专业系列教材

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：376

正文语种：中文

内容简介

　　本教材分两部分，第一部介绍计算流体力学基础知识；第二部分介绍流场计算软件应用实例。通过第一部分学习掌握流场计算基本概念、基本方法，为流场计算软件学习提供理论支持；通过第二部分学习，掌握流场计算软使用方法，培养应用能力。第一部分主要包括以下内容：1）流场计算的基本概念；3）模型流场及可压、不可压流场计算方法；3）网格生成方法；4）多重网格法加速技术。第二部分主要包括以下内容：1）Fluent软件基础知识与基本操作；2）网格生成软件介绍与基本操作；3）流场计算实例；4）计算结果后处理。

好的，以下是根据您的要求，针对一本名为《计算流体力学基础理论与实践》的图书，创作的不包含其内容的图书简介。 --- 经典光学系统设计与优化技术 —— 深度解析成像、照明与检测中的前沿方法 导言：光电系统设计的基石与挑战 在现代工程领域，无论是精密仪器制造、生物医学成像、先进制造工艺还是消费电子产品，光——这一电磁波谱中最直观的载体——都扮演着核心角色。光线的精确控制、光能量的有效利用以及复杂光信号的准确捕获，构成了现代光学系统设计的核心挑战。《经典光学系统设计与优化技术》并非关注流体力学或数值计算的复杂性，而是将焦点完全聚焦于电磁波的波动性和几何特性在工程应用中的实现。 本书深度剖析了从基础的光学定律到复杂多元件系统的设计、公差分析及最终的优化迭代过程。它旨在为光学工程师、系统架构师以及相关领域的研究人员提供一个全面、深入且极具操作性的技术框架，用以构建高性能的光学链路。 第一部分：光学基础理论的严谨重述（聚焦波动与几何光学） 本部分回归光学系统的理论基石，但着重于将这些理论转化为可用于系统建模和仿真工具的数学语言。 1.1 几何光学与成像原理的精确建模： 详细阐述了费马原理在光线追迹中的应用，特别是对折射和反射定律在不同介质界面上的精确描述。重点讨论了宋涅尔（Snell）定律在复杂曲面设计中的推广形式，以及阿贝正弦条件（Abbe Sine Condition）在消色差设计中的核心地位。我们深入探讨了傍轴近似（Paraxial Approximation）的局限性及其在系统初步布局中的作用，并引入了非傍轴光线追迹（Non-Paraxial Ray Tracing）的数学框架。 1.2 波动光学与衍射理论： 本章超越了简单的光线概念，引入了惠更斯-菲涅尔原理，并基于麦克斯韦方程组导出了光场的传播方程。核心内容在于夫琅禾费衍射（Fraunhofer Diffraction）和菲涅尔衍射（Fresnel Diffraction）的解析解，它们是理解有限孔径效应和近场成像的关键。此外，我们详尽分析了傅里叶光学（Fourier Optics）在系统传输函数（OTF/MTF）构建中的应用，这是衡量成像质量的黄金标准。 1.3 像差理论的深度解析与分类： 本部分是系统性能评估的基石。全面覆盖了五种主要几何像差（球差、彗差、像散、场曲、畸变）的数学表达式及其对成像质量的贡献。对于微光学设计，我们特别关注了色差的两种形式（轴向和横向）及其与材料色散的关联。每种像差的成因都通过光线偏离理想光路的角度偏差进行量化分析，为后续的优化提供了明确的量化目标。 第二部分：光学元件的设计与制造考量 本部分关注如何将理论转化为可制造的物理实体，并评估其实际性能。 2.1 镜片和棱镜元件的设计技术： 详细介绍了单镜片（如双凸、平凹等）的优化设计流程，包括曲率半径、中心厚度和材料选择的交互影响。重点阐述了最佳弯曲度（Best Form Lens）的概念，以及如何利用阿贝图表（Abbe Diagram）指导消色差组合的设计。棱镜部分侧重于全反射原理在光路转向和图像翻转中的应用，包括Porro棱镜系统和屋脊棱镜的结构优化。 2.2 非球面与自由曲面的精密制造： 鉴于现代系统对轻量化和高性能的追求，本书投入大量篇幅讨论非球面（Aspheric Surface）的设计。我们展示了如何利用Zernike多项式或有理函数来精确描述自由曲面形状，以校正高阶像差。制造挑战部分，探讨了金刚石车削技术、模压成型以及离子束抛光（IBF）等先进制造工艺对表面精度（PV值）和粗糙度（RMS）的要求和实现路径。 2.3 光学镀膜技术与界面控制： 光学系统的性能往往受制于界面损耗。本章深入探讨了薄膜干涉理论在设计增透膜（AR）和高反射镜（HR）中的应用。详细介绍了单层、多层堆叠膜系的矩阵方法，以及如何针对特定波长范围和入射角设计布鲁斯特角（Brewster Angle）膜层或分束棱镜（Dichroic Beamsplitters）。 第三部分：先进光学系统的集成与优化流程 系统设计不仅仅是元件的堆砌，更是一个复杂的、多目标的优化过程。 3.1 像差的量化与评价指标体系： 系统性能的评估需要统一的标准。本书详细解释了如何使用调制传递函数（MTF）作为主要的客观评价标准，并解释了光学传递函数（OTF）中的空间频率（$u, v$）与像差之间的联系。对于偏离中心视场的评估，我们侧重于点扩散函数（PSF）和弥散斑（Encircled Energy）的计算方法。 3.2 光学设计软件的高级应用与操作： 本部分聚焦于行业主流设计软件（如ZEMAX/Code V等）中的高级功能应用。我们不再停留于基础的光线追迹，而是深入讲解自动优化算法的原理（如阻尼最小二乘法），以及如何正确设定自由项（Variables）、评价函数（Merit Function）的权重和约束条件。特别强调了灵敏度分析在确定设计冗余度中的重要性。 3.3 公差分析与系统鲁棒性验证： 任何制造出的光学系统都与理想模型存在偏差。公差分析（Tolerance Analysis）是确保系统可量产的关键。我们介绍了几种主要的公差分析方法，包括蒙特卡洛模拟和灵敏度分析，用以确定元件的位置精度（轴向、径向、倾斜、偏心）对MTF下降的容忍范围，从而指导装配规范的制定。 结语 《经典光学系统设计与优化技术》是一本面向实践的教科书，它强调从物理本质出发，结合现代计算工具，完成从概念到实现的全过程闭环。它为读者提供了一套严谨的、可复用的工程方法论，以攻克复杂成像、照明和传感系统中的光学难题。 ---

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是其内容的深度和广度。它不仅仅停留在概念的介绍，而是深入到每一个细节的推导和证明，让我对计算流体力学有了更为扎实的理论基础。书中对数值方法的讲解尤为详尽，从最基本的有限差分法，到更复杂的有限体积法和有限元法，每一种方法都进行了详细的数学推导，并给出了相应的算法流程。我尤其欣赏书中对于各种数值方法的优缺点分析，以及在不同问题场景下应该选择哪种方法的建议。这对于我这样希望将理论知识应用于实际工程问题的读者来说，简直是宝藏。书中还包含了大量的图表和代码示例，这些都极大地帮助我理解抽象的数学公式，并能够亲手实践。我尝试着运行了书中的一些简单算例，发现结果与预期相符，这让我对计算流体力学的强大能力有了直观的认识。尽管有些部分需要反复阅读和思考，但每一次的深入理解都给我带来了巨大的成就感。这本书绝对是想要系统学习计算流体力学，并希望掌握其核心技术的读者的必备参考。

评分☆☆☆☆☆

对于初学者来说，这本书提供了一个非常友好的入门途径，但又绝非浅尝辄止。我之前对计算流体力学只有一些模糊的概念，很多术语和公式都让我感到困惑。然而，这本书从最基础的概念讲起，循序渐进地引导我深入理解。作者的语言风格非常亲切，就像一位经验丰富的老师在循循善诱。他会先用通俗易懂的语言解释一个概念，然后逐步引入数学公式，并解释公式的物理意义。书中还设置了许多“思考题”和“练习题”，这些题目不仅帮助我巩固所学知识，还能激发我进一步探索的兴趣。更值得一提的是，书中还提到了许多开源的计算流体力学软件和相关资源，这对于我们这些资源有限的学习者来说，无疑是雪中送炭。我按照书中的指引，尝试使用了一些开源软件进行简单的流动模拟，虽然过程有些曲折，但最终成功运行，这给了我极大的信心。这本书让我觉得，计算流体力学并非高不可攀，只要方法得当，每个人都能掌握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常流畅，作者的叙述逻辑清晰，层次分明。每一章的开头都会清晰地概述本章的学习目标，并在结尾进行总结。书中对数学公式的运用恰到好处，既保证了严谨性，又不会过于晦涩难懂。我特别欣赏书中在介绍复杂概念时，会运用大量的图示来辅助说明，例如流函数、涡量、动量方程的物理意义等，这些图示直观地展现了抽象的物理量，让我更容易理解。书中还提到了许多重要的理论和定理，并对其进行了深入的剖析，例如伯努利方程在不同情况下的适用性，以及雷诺平均方程的推导和应用。此外，这本书的参考文献列表非常详尽，为我进一步深入研究提供了丰富的资源。我在这本书中获得的不只是知识，更是一种科学的思维方式和解决问题的能力。这本书让我对计算流体力学的兴趣倍增，并激励我继续在这个领域深入探索。

评分☆☆☆☆☆

这本书的独特之处在于它将理论与实践完美地结合在了一起。许多计算流体力学书籍往往侧重于理论推导，而忽略了实际应用中的难点，或者反之，只介绍一些简单的应用案例，缺乏深厚的理论根基。然而，这本书恰恰填补了这一空白。作者在讲解每一个理论概念的同时，都会紧密联系相关的工程应用，例如航空航天、汽车设计、水利工程等，并详细阐述了计算流体力学在这些领域中的具体作用和方法。书中不仅有理论的深度，更有实践的指导性。它提供了许多实际项目的案例分析，从问题定义、模型建立、网格划分，到求解器选择、后处理分析，都进行了细致的讲解。我特别喜欢书中关于网格生成和收敛性分析的章节，这些都是实际计算中非常关键的步骤，书中给出的建议和技巧非常实用，让我少走了许多弯路。这本书让我明白，计算流体力学不仅仅是一门学科，更是一门解决实际问题的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我留下了深刻的印象，厚重的封面，扎实的纸张，散发着一种知识沉甸甸的分量。翻开第一页，精美的排版和清晰的插图立刻吸引了我。尽管我并非该领域内的专家，但书中对复杂概念的解释却显得尤为易懂。作者似乎非常善于将抽象的物理原理，通过生动形象的比喻和贴合实际的案例，转化为读者能够轻松掌握的知识。例如，在介绍边界条件时，书中用了一个非常巧妙的类比，将流体的行为比作水龙头的水流，边界条件则如同水龙头的开关大小和出水口的形状，直接影响着水流的形态。这种“润物细无声”的教学方式，让我感觉不像是在阅读一本技术书籍，更像是在与一位经验丰富的导师进行一对一的交流。书中穿插的许多小故事和历史背景，也为枯燥的理论知识增添了不少趣味性，让我能够更好地理解这些理论是如何在历史的长河中发展和演变的。尤其是一些关于早期计算流体力学先驱们探索过程的描写，让我对这项科学的艰辛和伟大有了更深的体会。总而言之，从阅读体验上来说，这本书无疑是一次愉快的知识探索之旅。