流體機械廣泛應用于能源動力、冶金電力、石油化工、航空航天等支柱性行業(yè)，也是航空燃機、南水北調、深海開發(fā)等重大工程的核心設備。準確預測流體機械工作介質的運動規(guī)律及功能轉換原理，對縮短產品開發(fā)周期與提高性能有重要意義。
本書根據作者課題組研究成果編寫而成，介紹了動靜干涉葉柵三維流動耦合計算方法、湍流模型評價、兩相流動計算求解、多物理場耦合分析及優(yōu)化、仿生交叉學科等方面的工作。全書理論與應用結合緊密，從基礎理論、數值計算和實驗研究等方面展開，主要內容包括：計算流體力學基礎知識，計算流域動靜干涉耦合方法與湍流模型評價，油、水及空氣等不同介質下典型流體機械動靜干涉作用機理及流場分析，界面多相流流動行為與工程應用，流動問題中多物理場耦合計算與性能優(yōu)化設計。本書各章節(jié)根據需要提供了工程實例，較為全面地反映了流體動靜干涉的運動特性，為相關流體機械研究提供了理論和技術支撐。
本書可作為機械、石油、化工、材料、水利水電等專業(yè)的教材和參考書，也為從事相關行業(yè)產品設計與實際應用的工程技術人員提供了重要的借鑒和參考價值。
劉春寶，吉林大學機械與航空航天工程學院教授、博士生導師，吉林省享受政府津貼專家（省突出貢獻專家）。擔任中國機械工程學會流體傳動與控制分會委員、中國力學學會流體控制工程專業(yè)委員會委員、中國農業(yè)機械學會地面機器系統(tǒng)分會委員等職務。
近5年，面向國家重大戰(zhàn)略需求和國際科學與技術前沿，承擔國家重點研發(fā)計劃、自然科學基金、教育部裝備聯合基金、軍委科技委國防創(chuàng)新特區(qū)等20多項重點科研項目，發(fā)表高水平論文50多篇，獲2021年度吉林省成果轉化貢獻獎個人獎、2020年吉林省科技進步一等獎、2019年度中國機械工業(yè)科技進步二等獎等多項獎勵。
第1章 計算流體力學基礎 001
1.1 計算流體力學基本原理 002
1.1.1 計算流體力學概述 002
1.1.2 計算流體力學特點 003
1.1.3 計算流體力學應用 004
1.1.4 計算流體力學一般分析步驟 005
1.2 湍流的計算流體力學數值模擬方法 006
1.3 湍流的計算流體力學基本數學模型 011
1.3.1 基本控制方程 011
1.3.2 經典雷諾時均法模型 013
1.3.3 尺度解析方法湍流模型 015
1.3.4 多相流模型 019
參考文獻 025
第2章 計算流域動靜干涉耦合方法 029
2.1 多重參考系法 030
2.2 滑移網格法 035
2.3 動網格法 041
2.4 浸沒邊界法 048
2.5 重疊網格法 053
參考文獻 060
第3章 動靜干涉流場湍流模型評價 071
3.1 無干涉狀態(tài)下的噴管射流 072
3.1.1 幾何模型 072
3.1.2 計算設置 073
3.1.3 流動結果 074
3.2 動靜干涉下的液力偶合器內循環(huán)流動 079
3.2.1 幾何模型及計算設置 080
3.2.2 不同湍流模型流動特性分析 081
3.2.3 循環(huán)流動機理 085
參考文獻 091
第4章 油介質下動靜耦合干涉典型流場分析 093
4.1 齒輪箱油液瞬態(tài)流場解析 094
4.1.1 解析模型的構建 094
4.1.2 典型計算結果 096
4.2 濕式離合器油液瞬態(tài)流場解析 098
4.2.1 解析模型的構建 099
4.2.2 典型計算結果 102
參考文獻 109
第5章 水介質下典型流體機械動靜干涉作用機理及流場分析 111
5.1 水介質螺旋槳攪動工作過程 112
5.2 穩(wěn)態(tài)條件下螺旋槳性能預報和流場分析 113
5.2.1 計算方案及設置 113
5.2.2 性能預測與驗證 115
5.2.3 流場分析 117
5.3 瞬態(tài)條件下螺旋槳性能預報和流場分析 120
5.3.1 計算設置和方案 120
5.3.2 性能預測與驗證 122
5.3.3 流場分析 124
5.3.4 螺旋槳渦結構分布 128
參考文獻 130
第6章 空氣介質下典型流動數值模擬與流場分析 133
6.1 經典圓柱繞流的數值模擬 134
6.1.1 經典圓柱繞流計算域參數設定 134
6.1.2 典型圓柱繞流數值結果對比 135
6.2 拋絲機瞬態(tài)流動模擬 140
6.2.1 數值模擬計算方法及計算域模型 141
6.2.2 典型數值模擬結果 142
參考文獻 145
第7章 界面多相流流動行為與工程應用 147
7.1 超疏水表面制備及潤濕性理論 148
7.1.1 仿生超疏水表面的制備 148
7.1.2 潤濕性理論 151
7.2 基于滑移理論的超疏水表面減阻分析 153
7.2.1 壁面滑移理論 153
7.2.2 超疏水表面滑移減阻 154
7.2.3 基于滑移理論的超疏水表面減阻分析 155
7.3 微/納結構對界面流體相變的作用機理 162
7.3.1 低溫環(huán)境下液滴相變數值模擬方法 162
7.3.2 具有微納結構的超疏水表面的防結冰性能分析 165
參考文獻 175
第8章 流動問題中多物理場耦合計算與分析 177
8.1 液力變矩器變黏度熱流固耦合計算與分析 178
8.1.1 數值模擬方法 179
8.1.2 耦合分析方法 182
8.1.3 典型數值結果 183
8.2 液力緩速器氣-液耦合計算與分析 191
8.2.1 氣-液耦合空化現象數值模擬 191
8.2.2 液力緩速器充液過程仿真數值模擬 197
8.3 板翅式換熱器流-熱耦合計算與分析 202
8.3.1 數值模擬方法 203
8.3.2 典型數值結果 205
參考文獻 212
第9章 基于流動解析的性能設計及優(yōu)化 215
9.1 液力緩速器結構參數多目標優(yōu)化設計 216
9.1.1 多目標優(yōu)化目標選取分析 216
9.1.2 多目標優(yōu)化算法 216
9.1.3 典型結果 217
9.2 換熱器結構參數多目標優(yōu)化設計 237
9.2.1 參數敏感性研究 238
9.2.2 多目標優(yōu)化算法 239
9.2.3 典型優(yōu)化結果分析 241
參考文獻 253
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