Numerische Strömungsmechanik

Dieses Buch behandelt numerische Methoden zur Lösung fluiddynamischer Probleme. Die gängigsten Diskretisierungs- und Lösungsmethoden, die auch in den meisten kommerziellen Programmen zu finden sind, werden ausführlich beschrieben. Einige fortgeschrittene Themen, wie bewegliche Gitter, Simulation von Turbulenz, Berechnung von Strömungen mit freien Oberflächen, Mehrgitterverfahren und paralleles Rechnen, werden ebenfalls behandelt. Da dies ein sehr weites Feld ist, werden nur die grundlegenden Methoden und Ideen, auf denen fortgeschrittene Techniken aufgebaut sind, ausführlich beschrieben. Die Theorie wird durch einige anschauliche Beispiele untermauert. Numerische Genauigkeit und Fehlerabschätzung sind wichtige Aspekte und werden in vielen Beispielen diskutiert. Rechenprogramme, die viele der im Buch beschriebenen Methoden enthalten, können von der Homepage www.cfd-peric.de. bezogen werden.

Die 2. Auflage enthält eine umfassende Überarbeitung aller Kapitel; einige neue Methoden werden beschrieben und Verweise auf neuere Publikationen mit neuen Ansätzen sind enthalten. Das ehemalige Kapitel 7 über die Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen wurde in zwei Kapitel aufgeteilt, um eine detailliertere Beschreibung mehrerer Varianten der Fractional-Step-Methode und einen Vergleich mit SIMPLE-artigen Ansätzen zu ermöglichen. In den Kapiteln 7 bis 13 wurden die meisten Beispiele ersetzt oder neu berechnet, mit Hinweisen auf praktische Anwendungen. Mehrere neue Abschnitte wurden hinzugefügt, um z.B. die Behandlung von überlappenden Gittern, Fluid-Struktur-Wechselwirkung und Wärmeübertragung abzudecken.

Dieses Buch richtet sich an Studierende, die einen Kurs über Berechnungsmethoden in der Strömungsmechanik besuchen, und Anwender kommerzieller CFD-Software, für die es nützlich ist, weil es die in Softwarehandbüchern enthaltenen Informationen ergänzt.

Autorentext

Joel H. Ferziger, Abteilung Maschinenbau, Stanford University, Stanford, CA, US

Milovan Peri, Fakultät für Maschinenbau, Universität Duisburg-Essen, und CoMeT Continuum Mechanics Technologies GmbH, Erlangen, Deutschland

Robert L. Street, School of Engineering, Stanford University, Stanford, CA, USA

Inhalt

Physikalische Grundlagen der Strömungen.- Einführung in numerische Berechnungsverfahren.- Finite-Differenzen-Methoden.- Finite-Volumen-Methoden.- Lösung linearer Gleichungssysteme.- Methoden für instationäre Strömungen.- Lösen der Navier-Stokes-Gleichungen.- Berechnungsverfahren für komplexe Strömungsgebiete.- Simulation turbulenter Strömungen.- Kompressible Strömungen.- Effizienz und Genauigkeit.- Spezielle Themen.- Anhang.