湍流的预测 湍流

　　G. F. 休依特，J.C.瓦西里克编 　　G.F. Hewitt, Imperial College, London 　　J.C. Vassilicos，Imperial College, London
　　(Eds.)
　　Prediction of Turbulent
　　Flows
　　2005,343pp.
　　HardbackUSD:175.00
　　ISBN 9780521838993
　　
　　复杂工程系统中往往涉及流动、传热、传质和化学反应，而湍流的预测对理解这些复杂现象起着至关重要的作用。过去，这些工程项目的开发不得不依赖于小规模的实验研究；而现在人们逐渐重视计算机模拟，越来越多的工程技术人员应用商业计算流体力学软件对工程项目进行模拟计算。表面上看这些软件的计算结果似乎很理想，可以获得实验无法测量到的细节，并得到大规模体系的流场；而且，这些计算结果可以通过各种诱人的计算机绘图技术展现出来。遗憾的是，应用计算流体力学技术模拟工程系统中的湍流还很不成熟，实际应用中存在很大的问题。
　　为了模拟工程中的湍流，一般情况下必须建立和应用湍流模型。工程湍流模型可分为两大类，雷诺平均纳维�斯托克斯模型和大涡模拟。第一类方法应用雷诺平均方法对纳维�斯托克斯方程进行平均化处理，忽略湍流内部的细观结构；应用各种模型对湍流粘度等量进行封闭描述。这些模型往往是经验性的，带有很多可调参数，需要与实验对比得到其优化值。雷诺平均模型是目前工程中应用最多的湍流模型，例如基于各向同性假设的k�ε模型。尽管该模型与很多实验数据相违背，它仍然被广泛地应用于工程中的湍流模拟。由于目前还无法对工程湍流中的细观结构进行模拟，第二类方法仅对湍流中较大涡的时空特征进行模拟，对较小涡则用所谓的亚格子模型封闭。这类方法正在逐渐被应用于工程模拟，特别是对于需要重点了解局部脉动行为的情形，但缺点是计算量太大。
　　本书来源于英国剑桥大学依萨克牛顿学会的一个湍流研究计划，目的是总结当前对湍流物理本性的认识，回顾各种模型和模拟方法，以及他们对不同工程问题的适用性；此外，本书还试图为某一给定的工程问题提供选择湍流模型的指导方案。全书共分8章。第1章为绪论，介绍了湍流模拟的重要意义和全书的结构；第2章总结了目前对湍流本性的认识；第3章为浮力驱动和分层流动的雷诺平均方法模拟；第4章湍流火焰，讨论了小尺度湍流对局部化学反应的影响，以及两类不同的燃烧方式和各种模拟方法；第5章介绍了强变形湍流边界层的模拟方法和实验观察结果；第6章介绍了大涡模拟和直接数值模拟的现状和发展前景，指出直接数值模拟可为模拟高雷诺数流动的其它模型的封闭提供物理基础；第7章为多相流动的模拟；第8章为实际应用中选择合适的湍流模型提供了一个指导方案。
　　本书的作者多为该领域的著名学者。书中内容既有很高的学术性，又具有很强的实用价值。适于湍流研究的科技工作者和模拟工程湍流的工程人员阅读参考。
　　杨宁，助理研究员
　　(中国科学院过程工程研究所)
　　Yang Ning, Assistant Professor
　　(Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences)