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第一部分 基本模型2

第1章 黏性不可压缩流体的数学模型2

1.1几个基本公式3

1.2流动的基本方程组4

1.2.1守恒方程4

1.2.2变形速度张量5

1.2.3牛顿流本构方程8

1.3黏性不可压缩流体绕圆球运动模型9

1.4黏性不可压缩流体边界层方程13

1.4.1平板二维边界层数学模型14

1.4.2边界层厚度15

1.4.3边界层动量积分关系式16

1.4.4平板层流边界层的计算18

第2章 湍流流动的标准k-ε模型21

2.1湍流运动的基本方程22

2.1.1雷诺平均方程22

2.1.2雷诺应力输运方程23

2.2 k方程25

2.3ε方程26

2.4标准k-ε模型的通用形式27

2.5初始条件和边界条件28

第3章 气体湍流燃烧模型30

3.1能量输运方程31

3.1.1能量守恒方程31

3.1.2能量守恒方程的几个不同形式32

3.2化学反应组分平衡方程和能量输运方程34

3.3湍流中的组分平均方程和能量平均方程36

3.4湍流扩散燃烧模型（k-ε-g模型）37

3.4.1混合分数f-g方程38

3.4.2混合分数的概率密度函数39

3.5湍流预混火焰燃烧速率模型（旋涡破碎EBU模型）39

3.6湍流燃烧关联矩41

第4章 两相流颗粒轨道模型45

4.1单颗粒拉格朗日运动方程47

4.2两相耦合求解问题49

4.3颗粒模型中湍流脉动速度的处理51

4.3.1颗粒湍流扩散处理方法51

4.3.2湍流脉动特征频率51

4.3.3湍流脉动频谱分布53

4.4颗粒特性和颗粒源项的统计方法55

4.5网格时间确定问题56

4.5.1颗粒运动方程的变换和计算方法57

4.5.2煤粉浓淡低负荷燃烧器的撞击分离装置内两相流动计算58

参考文献59

第5章 两相流PDF模型61

5.1白噪声和色噪声62

5.2两相湍流f-2色噪声扩维方法63

5.3颗粒轨道上所见流体Langevin模型66

5.3.1颗粒轨道上所见流体瞬时速度Langevin方程66

5.3.2颗粒轨道上所见流体微团平均速度和脉动速度Langevin方程68

5.3.3颗粒轨道上所见流体微团脉动速度的关联特性69

5.4基于各向异性湍流的颗粒PDF模型70

5.4.1湍流两相流的PDF方程70

5.4.2各向同性时两相关联系数71

5.4.3各向异性时关联系数72

参考文献74

第二部分 多场复杂模型76

第6章 重整化群强旋转代数应力模型76

6.1湍流重整化群理论的发展76

6.2 RNG k-ε模型77

6.2.1用模式理论分析RNGε方程77

6.2.2 RNG k-ε模型和标准k-ε模型的模型常数80

6.2.3 RNG k-ε模型80

6.2.4重整化群模型算例之一——管内充分发展湍流81

6.3强旋转湍流流动83

6.3.1轴对称圆柱坐标系中的新型代数应力模型推导83

6.3.2轴对称圆柱坐标系中的新型代数应力方程组之解85

6.4 RNG-ASM模型及数值模拟87

6.4.1 RNG k-ε方程与ASM模型结合87

6.4.2重整化群模型算例之二——强旋转受限射流88

参考文献94

第7章 多孔介质热电材料传热模型及数值模拟96

7.1汽车尾气热电材料多孔介质发电的综述96

7.2多孔介质传热流动的数学模型97

7.2.1多孔介质的基本概念98

7.2.2动量方程多孔介质修正［35］99

7.2.3多孔介质能量方程［35］99

7.3多孔介质湍流流动传热的数学模型100

7.4汽车尾气多孔介质热电材料发电器103

7.4.1模拟对象103

7.4.2初始条件和多孔介质条件105

7.5模拟结果分析106

7.5.1排气管内流场的分析106

7.5.2排气管内温度场的分析108

7.5.3多孔介质热电材料的发电功率111

参考文献113

第8章 多孔介质燃烧的数学模型及数值模拟115

8.1多孔介质燃烧的研究综述115

8.2多孔介质燃烧的数学模型117

8.3二维环状多孔介质燃烧器的数值模拟119

8.3.1计算条件119

8.3.2高当量比绝热壁面工况下计算结果121

8.3.3燃烧器内温度场的影响因素分析124

8.3.4火焰移动速率126

8.4三维环状多孔介质燃烧的数值模拟129

8.4.1计算条件129

8.4.2计算结果分析130

8.4.3三维模型与二维模型的燃烧室内温度场对比132

8.4.4三维模型与二维模型的速度场对比133

参考文献136

第9章 室内颗粒污染物数学模型及其数值模拟139

9.1问题背景139

9.2室内颗粒污染物运动的数学模型140

9.2.1混合模型的基本方程组140

9.2.2湍流混合模型的推导142

9.2.3湍流混合模型的修正144

9.3办公室通风除尘过程的数值模拟147

9.3.1模拟对象148

9.3.2模拟结果分析148

9.4家用厨房颗粒分布运动的数值模拟151

9.4.1模拟对象151

9.4.2夏季混合通风下厨房颗粒浓度分布153

9.4.3不同季节厨房内颗粒浓度分布的比较156

9.4.4不同通风方式厨房内颗粒浓度分布的比较159

9.5颗粒排除效率的比较164

参考文献165

第10章 声波团聚数学模型及其数值模拟169

10.1驻波声-流场中细颗粒运动数学模型169

10.1.1所受的主要作用力169

10.1.2声波驻波场中颗粒运动方程170

10.2颗粒声波凝聚的特性分析171

10.3超细颗粒声波团聚数值模拟174

10.3.1微通道超细颗粒声波团聚数学模型175

10.3.2超细颗粒声波团聚数值模拟方法175

10.3.3数值模拟结果177

10.4声波旋风分离器两相流的数学模型179

10.4.1湍流雷诺应力模型179

10.4.2颗粒模型182

10.4.3团聚动力学方程［15］182

10.5旋风除尘器颗粒声波团聚和分离过程的数值模拟185

10.5.1模拟对象——旋风除尘器185

10.5.2边界条件与差分格式选择186

10.5.3单相流场计算结果186

10.5.4声波团聚两相流场计算结果187

参考文献191

第11章 Rigke管中的热声现象的数值模拟研究193

11.1 Rijke管中的热声现象的数值模拟研究综述193

11.2 Rigke管中的热声现象的数学模型196

11.3模拟对象与计算方法197

11.4模拟结果及分析199

11.4.1起振过程199

11.4.2极限周期振荡205

11.5声波特性分析210

11.5.1相位角分析210

11.5.2 Fourier频谱分析212

11.5.3参量空间分布及周期云图220

参考文献224

第12章 声波制冷过程的数值模拟226

12.1热声制冷技术的CFD研究现状226

12.2热声制冷的流动与传热模型229

12.3简单声波制冷过程的数值模拟232

12.3.1模拟对象与计算方法232

12.3.2结果及分析234

12.4外部形状的改进238

12.5带回流通道的热声机243

12.5.1基本热流场244

12.5.2板叠附近流场分析与泵热机理讨论250

参考文献253

附录 曲线坐标系中场255

F.1场的基本知识255

F.2曲线坐标系表述的场258

F.2.1符号约定258

F.2.2曲线坐标系及孤元素260

F.2.3曲线系中的梯度、散度和旋度262

F.3曲线系流体力学的场论公式265

F.4曲线坐标系中的不可压缩流方程组267