دینامیک سیالات محاسباتی برای جریان‌های تراکم‌ناپذیر ۲۰۲۰
Computational Fluid Dynamics for Incompressible Flows 2020

این کتاب درسی، مفاهیم اساسی و پیشرفته‌ی دینامیک سیالات محاسباتی را پوشش می‌دهد، ابزاری قدرتمند و ضروری برای تحلیل جریان سیالات. در این کتاب، معادلات حاکم گوناگون مورد استفاده در این حوزه، مشتقات آن‌ها، و اهمیت فیزیکی و ریاضی معادلات دیفرانسیل جزئی و شرایط مرزی مورد بحث قرار می‌گیرند. مفاهیم بنیادی روش‌های تفاضل محدود و حجم محدود برای مسائل پخش و جابجایی-پخش، هم برای شبکه‌های کارتزین و هم غیر متعامد، پوشش داده شده‌اند. حل معادلات جبری حاصل از گسسته‌سازی تفاضل محدود و حجم محدود، با استفاده از روش‌های مستقیم و تکراری مورد تاکید قرار گرفته است. ویژگی‌های آموزشی، از جمله مسائل حل‌شده و تمرین‌های حل‌نشده، برای درک بهتر در سرتاسر متن گنجانده شده‌اند. این کتاب درسی، در درجه‌ی اول برای دانشجویان سال آخر کارشناسی و تحصیلات تکمیلی در رشته‌های مهندسی مکانیک و مهندسی هوافضا، برای درس دینامیک سیالات محاسباتی و انتقال حرارت نگاشته شده است. منابع آموزشی، شامل یک راهنمای حل مسائل برای مدرسان، به همراه این کتاب درسی ارائه خواهد شد.

• نگارشی واضح و همراه با پیش‌زمینه‌ی پایه‌ای کافی برای تقویت دانش بنیادیِ موضوع.

• ارائه‌ی بحثی تفصیلی در مورد هر دو روش تفاضل محدود و حجم محدود.
• بحث در مورد طرح‌های جابجایی محدود مرتبه بالا گوناگون، طرح‌های گسسته‌سازی TVD بر اساس محدودکننده‌ی شار، که برای محاسبات CFD با هدف کلی ضروری هستند.
• بحث در مورد الگوریتم‌های مرتبط با معادلات مرتبط با فشار برای جریان تراکم‌ناپذیر.
• پوشش مدل‌سازی آشفتگی مانند k-ε، k-ω، SST k-ω، و مدل‌های انتقال تنش رینولدز.
• فصلی جداگانه در مورد دستورالعمل‌های بهترین روش‌ها برای کمک به متخصصان CFD گنجانده شده است.

This textbook covers fundamental and advanced concepts of computational fluid dynamics, a powerful and essential tool for fluid flow analysis. It discusses various governing equations used in the field, their derivations, and the physical and mathematical significance of partial differential equations and the boundary conditions. It covers fundamental concepts of finite difference and finite volume methods for diffusion, convection-diffusion problems both for cartesian and non-orthogonal grids. The solution of algebraic equations arising due to finite difference and finite volume discretization are highlighted using direct and iterative methods. Pedagogical features including solved problems and unsolved exercises are interspersed throughout the text for better understanding. The textbook is primarily written for senior undergraduate and graduate students in the field of mechanical engineering and aerospace engineering, for a course on computational fluid dynamics and heat transfer. The textbook will be accompanied by teaching resources including a solution manual for the instructors.

• Written clearly and with sufficient foundational background to strengthen fundamental knowledge of the topic.

• Offers a detailed discussion of both finite difference and finite volume methods.
• Discusses various higher-order bounded convective schemes, TVD discretisation schemes based on the flux limiter essential for a general purpose CFD computation.
• Discusses algorithms connected with pressure-linked equations for incompressible flow.
• Covers turbulence modelling like k-ε, k-ω, SST k-ω, Reynolds Stress Transport models.
• A separate chapter on best practice guidelines is included to help CFD practitioners.