Anderson-et-al-1 (Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен)

Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р Плетчер ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА И ТЕПЛООБМЕН В двух тонах Том 1 Перевод с английского С. В. Сенина н Е. Ю. Шальмана под редакцией Г. Д. Подвидза Москва «Мир» 1990 ББК 22,253 А65 УДК 532+ 681.3 Андерсон Д., Таннехнлл Дж., Плетчер Р. А65 Вычислительная гидромеханика и теплообмеи; В 2-х т, Т.

1: Пер. с англ. — Мл Мир, 1990. — 384 с., ил. 18ВЬ) 5-03-001927-8 Книга учебного типа, написанная известными американскими специалистами. В ней поставлена цель — научить читателя составлять конечно-разностные алгоритмы решения гидро- и газодинамических задач.

Структура книги тщательно продумана и позволяет практически освоить методику численного решения сложнейших задач гндродннамики и теплообмена. Этому способствуют тщательно подобранные примеры и уникальные наборы задач в конце каждой главы. В русском издании книга выходит в двух томах. Для математиков-принладинков, инженеров-вычислителей, специалистов по механике жидкостей, аспирантов и студентов вузов. 1602120000 — 149 041(01) — 90 ББК 22.233 Редакция литературы по математическим наукам Научное издание Дейл Андерсон, Джан Таннехилл, Ричард Плетчер ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ГИДРОМЕХАНИКА И ТЕПЛООБМЕН В двух томах.

Т, 1 ИБ№ПШ СДаНО В НабОР 02.05.59, ПОДПИСаНО К Псеатн 04.12.59. ФОРМат бОИ90ун. БУМаГа тня. № 2. Печать высокая. Гарнитура литературная. Объем 12,00 бум. л. Усл. »еч. л. 24,00. ус . «р.-отт, 24лц уч - ал.. ж зт. Изж № 1!быт» тираж тзоо кз. 3 . №5. цена 1 р. 50 . Издательство «МИР» В!О «Совзкспорткиига» Государствениога комитета СССР по печати. 129520. ГСП, Москва, И-110, 1-й Рижский пер, 2. Набрано в Ленинградской типографии № 2 головного предприятии орлеиа Трулового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им.

Евгении Со. «оловой Государственного комитета СССР по печати. 199052, г Ленинград, Л.52. И»май. левский проспект, 29. Отпечатано в Ленинградской типографии № 4 ордена Трулового Красного Знамени Ленинградского объединения Техническая книга» им. Евгении Соко. ловов Государственного комитета СССР по печати. 19112б. Ленинград, Социалнсти. ческая ул., 14. © 1984 Ьу НепизрЬеге РцЫ15Ь!пй Согрога(юп © перевод иа русский язык.

С. В. Сенин, Е. Ю. Шальман, 1990 18ВР( 3-03-00!927-8 (русск.) 18 ВЫ 3-03-001926-Х 18ВР( 0-891 16-471-3 (англ.) Заведующий редакцией чл.-корр. АН СССР В. И. Арнольд. Зам. звв, редакцией А. С. Попов. Ст. научи. редактор П. Я. Корсоюцкая. Мл. научи. Редактор Р. И. Пяткина. Художник М. Н. Кузьмина. Художественный редактор В. И. Шаповалов. Технический редактор А. Л. Гулнна. Корректор Н. А. Гиря Предисловие к русскому изданию Вычислительная гидромеханика — быстро развивающееся направление механики жидкости и газа.

Данная книга является монографией учебного типа, в которой обобщается опыт применения современных конечно-разностных методов решения задач гидродинамики и теплопередачи. Она написана известными учеными, работающими в области теоретической и прикладной газовой динамики и аэрокосмической техники. В части ! книги изложены основы конечно-разностных методов и описаны наиболее распространенные разностные схемы решения уравнений в частных производных. При постановке начальных и граничных условий задач учитывается ориентация характеристик исходной системы уравнений. Рассмотрены маршевые (или эволюционные) задачи, решение которых находится последовательным продвижением в направлении маршевой переменной. В нестационарных течениях газа такой переменной служит время, а в стационарных сверхзвуковых течениях в пространственная координата, проекция скорости на которую оказывается сверхзвуковой.

Приведены неявные разностные схемы, основанные на расщеплении матриц коэффициентов конвективных операторов уравнений на верхнюю и нижнюю треугольные матрицы и схемы расщепления для многомерных задач. Выполнен анализ соответствия исходного уравнения в частных производных с дифференциальным приближением его разностного уравнения. В части 2 книги наряду с исходными уравнениями течения не- вязкого и вязкого газа дано описание математических моделей турбулентности в объеме, необходимом для решения прикладных задач. Для течения невязкого газа рассмотрены различные схемы сквозного счета и схемы, предусматривающие явйое построение скачков уплотнения.

Для уравнений «погранслойного» типа описаны различные способы линеаризации и приведены разностные схемы расчета трехмерного пограничногослоя. Представляет интерес изложение обратного метода, применяемого для расчета отрывных течений с тонкими рецнркуляционными областями. Для трехмерных уравнений Навье — Стокса в газе описаны наиболее распространснныс в зарубежных работах схемы: явная Предисловие к русскому изданию двухшаговая схема Мак-Кормака, имеющая ограничение на-шаг интегрирования и поэтому требующая при решении стационарных задач методом установления больших затрат времени счета на ЭВМ, и его же неявная схема, устраняющая ограничение на шаг по времени, а также неявная схема Бима — Уорминга, в которой применена линеаризация конвективных и вязких членов. Большое внимание уделено построению разностных сеток для областей сложной формы с отображением области течения в физической плоскости в простую каноническую область, покрытую ортогональной сеткой.

Рассмотрены сетки, адаптированные к скачку уплотнения и благодаря этому существенно повышающие точность решения. Книга написана на высоком научном уровне.-Приведенные в ней примеры отражают состояние вычислительной гидродинамики последнего десятилетия и представляют интерес для специалистов, занимающихся ее применением к объектам аэрокосмической техники и энергомашиностроения, а также к другим приложениям.

Большая часть примеров посвящена газодинамическим задачам. В список дополнительной литературы, включенный в русское издание, вошли монографии по теоретической гидродинамике [1, 5, 16, 18, 19, 30, 36), теплообмену [22) и методам вычислений 'отечественных авторов [7, 8, 13, 20, 25, 28, ЗЗ, 38, 40), а также отдельные переведенные на русский язык монографии зарубежных авторов [23, 29, 34, 35, 39). Среди последних отметим монографию П. Роуча «Вычислительная гидродннамнка» (М.: Мир, 1980), которая по тематике близка данной, но отражает мировой уровень развития вычислительной гидромеханики двадцатилетней давности.

В последнее время в зарубежной литературе появились работы по многосеточным подходам, расчету пространственных отрывных течений, расчету турбулентных течений с низкими числами Рейнольдса. Ряд таких работ, также попавших в этот список, переведен в журнале «Аэрокосмическая техника» [1О, 21, 26]. Наконец, хотелось бы отметить, что вне поля зрения авторов предлагаемой книги оказалась «распадная» схема С. К. Годунова и ее явные и неявные модификации повышенной точности, с которой читатель может ознакомиться в работах [2, 3, 4, 6, 11, 12, 14, 15, 17, 27, 31, 32]. Книга будет полезна многим научным работникам и инженерам, а также аспирантам и студентам вузов. Работа над'переводом была распределена следующим образом: предисловие, гл.

1 — 4, 7 и приложения перевел Е. Ю. Шальман, а гл. 5, 6, 8 — 10 — С. В. Сенин. Русское издание выходит по заказу ЦИАМ им. П. И. Баранова. А. Н. Кладка Г. Л. Подвида Посвяслается нашим иенам и детям: Марлин, Грегу и Лизе Андерсонам, Марсии, Мичеллу и Джону Таннехиллам, . Кэрол, Дугласу, Лауре, Иинтии Плетчерам Предисловие Предлагаемая книга является учебным пособием по курсу вычислительной механики жидкости и теплообмена (или просто вычислительной гидродинамики), предназначенному для студентов старших курсов и аспирантов. В ее основу' положены заметки, подготовленные для читавшихся один за другим двух курсов лекций.

Эти курсы преподавались в Университете шт. Айова в течение-более десяти лет. Книга не претендует на всестороннее освещение рассматриваемой проблемы, но мы надеемся, что она может служить введением в вычислительную гидродинамику для начинающих.