导语

  

内容提要

  

    鲁俊著的《植被水流的大涡模拟理论方法及应用》主要介绍植被水流数值模拟理论及其方法，是作者近十年的研究成果。全书重点介绍了常见的大涡模拟亚格子模型、含植被水流大涡模拟模化方法、基于σ坐标下分步算法改进以及其理论和方法在工程数值模拟中应用等内容。全书分为7章，内容包括：绪论、湍流的简介和分解、大涡模拟亚格子模型、Hybrid RANS-LES模型、植被水流的控制方程和模化、控制方程的离散和边界条件、模型的应用和工程实例。
    本书可供从事环境水利、环境工程、水动力与水环境模拟、计算流体力学、水利工程、海洋工程、航空工程、气象工程等工作的科研和工程技术人员及高等院校有关专业的师生参考。

第1章  绪论
  1.1  概述
  1.2  本书内容
第2章  湍流的简介和分解
  2.1  湍流
    2.1.1  湍流的简介
    2.1.2  湍流的统计
    2.1.3  湍流的相关性
    2.1.4  湍流的能谱
    2.1.5  湍流的拟序结构——Q准则
    2.1.6  K41理论
  2.2  湍流的大涡模拟分解
    2.2.1  大涡模拟历史
    2.2.2  大涡模拟原理
    2.2.3  大涡模拟中的滤波
    2.2.4  湍动亚格子应力
    2.2.5  标量亚格子应力
  2.3  湍流的雷诺分解
第3章  大涡模拟亚格子模型
  3.1  涡黏型模型
    3.1.1  Smorgisnky模型
    3.1.2  涡量模型
    3.1.3  拟序结构模型
    3.1.4  WALE模型
    3.1.5  动力模型
  3.2  尺度相似型模型
    3.2.1  Bardina模型
    3.2.2  混合模型
  3.3  结构函数型模型
    3.3.1  二阶结构函数模型
    3.3.2  过滤结构函数模型
  3.4  能量型模型
    3.4.1  Yishizawa模型
    3.4.2  Inagaki模型
    3.4.3  Sagaut模型
  3.5  一般形式的亚格子模型
第4章  HybridRANS-LES模型
  4.1  DES模型
    4.1.1  基于S-A方程的DES类型模型
    4.1.2  基于S-A方程的DDES类型模型
    4.1.3  基于k-wRAN方程IDDES模型
  4.2  SAS类型模型
    4.2.1  基于KE1E方程的SAS模型
    4.2.2  基于KE1E方程修正的SAS模型
  4.3  限制涡黏性系数类型模型
  4.4  嵌入式LES-RANS类型模型
第5章  植被水流的控制方程和模化
  5.1  植被相关概念
    5.1.1  植被阻抗力
    5.1.2  植被刚度
    5.1.3  植被密度
  5.2  含植被水流N-S控制方程
    5.2.1  一般坐标下控制方程和湍动亚格子应力
    5.2.2  一般坐标下控制RANS方程
  5.3  含植被水流非静压水动力方程
  5.4  水流中植被的模化
    5.4.1  刚性植被模化
    5.4.2  柔性植被模化
    5.4.3  波浪中植被的模化
    5.4.4  湍流模型模化
  5.5  污染物在植被水流迁移控制方程的建立
    5.5.1  欧拉法
    5.5.2  拉格朗日法
    5.5.3  污染物扩散系数模化
第6章  控制方程的离散和边界条件
  6.1  数值方法简介
  6.2  N-S控制方程离散
    6.2.1  单层σ坐标转换
    6.2.2  分步算法
    6.2.3  σ坐标转换的连续条件
    6.2.4  水平压力项的改进
    6.2.5  改进的分步算法
    6.2.6  三层仃坐标转换
  6.3  非静压水动力控制方程压力项离散
  6.4  污染物控制方程离散
  6.5  数值模拟的边界条件
    6.5.1  入流边界条件
    6.5.2  出流边界条件
    6.5.3  自由表面边界条件
    6.5.4  固体壁面边界条件
    6.5.5  动边界的处理方法
    6.5.6  污染物边界条件
    6.5.7  S-A模型边界条件
    6.5.8  拉格朗日模型边界条件
第7章  模型的应用和工程实例
  7.1  沙丘地形明渠水流流动
    7.1.1  计算参数
    7.1.2  数值模拟结果
  7.2  波浪在障碍物中变形数值模拟
    7.2.1  计算参数
    7.2.2  数值模拟结果
  7.3  含淹没植被的明渠水流流动
    7.3.1  计算参数
    7.3.2  数值模拟结果
  7.4  部分刚性植被化的明渠水流流动
    7.4.1  计算参数
    7.4.2  数值模拟结果
  7.5  有限区域非淹没刚性部分植被水流流动
    7.5.1  计算参数
    7.5.2  数值模拟结果
  7.6  有限区域淹没柔性植被水流流动
    7.6.1  计算参数
    7.6.2  数值模拟结果
  7.7  淹没植被对波浪衰减过程数值模拟
    7.7.1  计算参数
    7.7.2  数值模拟结果
  7.8  污染物在刚性淹没植被迁移过程
    7.8.1  计算参数
    7.8.2  数值模拟结果
  7.9  河流岸滩菖蒲植被对河流流场的影响
    7.9.1  计算参数
    7.9.2  数值模拟结果
  7.10  河流死水区植被对水流交换能力影响数值模拟
    7.10.1  计算参数
    7.10.2  数值模拟结果
    7.10.3  现场应用
参考文献
附录A  Fortran语言SEM子程序
附录B  Fortran语言干湿网格法子程序
附录C  自由表面湍动涡黏性系数的推导