关于在流体力学学习过程中的疑惑,迷茫了
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大佬们好,我是一名大四的本科生。我最近在学习流体力学和CFD方面遇到了一些疑惑,希望大佬们能给我指引一下方向。
首先是关于学习路线方面的问题。我在大二学习过工程流体力学,当时课时不足而且学的不扎实,所以我现在想要全面系统地学习一下流体力学然后再进阶到CFD,但是学了着几个月以来感觉自己一直没有入门。一开始我追的是B站符松老师的流体力学,但是学了静力学和雷诺输运理论后就放弃了,最近又开始看刘全忠的《高等流体力学》。但是在学习过程中我发现书中有很大的篇幅在讲一些解析法的内容,内容难懂到无法理解的程度,也想象不到知识点之间的联系。所以我想问大佬们我应该如何选择学习路线,如何以CFD为方向去学流体力学,或者说在CFD中哪些流体力学的知识是重要的哪些是不重要的。
emmmm,好迷茫,迷茫到不知道自己的问题是什么。:(
这是流体运动学的部分,我不太理解既然已经有了关于速度的方程,那么还需要流体动力学的部分干嘛。如果流体动力学的部分能够解决这部分的问题,为什么还要把速度方程解释的这么详细? -
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计算流体力学与流体力学是非常不同的两个东西。想做CFD,然后投入大量的精力去学流体力学,这是路走偏了。
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国内的教材90%都是很硬核。不能说不好,但是风格大多如此。绝对不会从浅入深。是直接从深到更深。同济大学的高等数学是非常好的教材,我到现在都觉得这是一本非常好的教材。但是就是风格让初学者难以接受。国内同类的流体力学教材也都是如此。
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讨论CFD,并且还在这个论坛上讨论CFD学习相关。没有提到我写的那本《无痛苦NS方程笔记》。给我的感觉就像一篇讨论CFD高超音速的手稿,没有引用Roe的计算格式一样。
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我觉得你的路走偏了。我在各种平台都一再强调,CFD不是流体力学。做CFD如果懂流体力学那绝对是锦上添花的东西。就像有人打算学FVM,但是缺看了LBM的书一样。这对于CFD中级选手或者高级选手锦上添花。但对于初学者绝对是路走偏了。
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你现在应该是找一本CFD教材来看。而不是流体力学。我都没法推荐我那本笔记,因为你肯定知道,但是你都没提。那就看其他的书,请参考 http://dyfluid.com/profs.html 这里面的前三本。
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你的经历和我有类似。我是力学系的本科,但是大四的时候才开始正儿八经学流体力学,大二学的是侧重水力学的流体力学。
学习流体力学第一本书,我觉得应该是北京大学吴望一写的流体力学,开篇即讲张量初步,耐着心子把这章啃过了,这个知识对以后流体方程推导非常重要。然后就是三大守恒方程,跟着书本自己手写推导一篇就好了。当然这本书后面也有些内容,但感觉最重要的就是学会推导三大守恒方程了(我现在做不可压,基本没接触到能量守恒方程了)。其实还有一本不错的教材,Anderson的Fundamentals of Aerodynamics,作者写作像是讲故事一样,十分有趣,但里面推导不是基于张量的,因此我还是先推荐学习吴望一的。
后面学高级一些的流体力学如湍流知识了首推Pope的turbulent flows,里面章节很多,按主题介绍的,挑自己感兴趣的看看,主要让自己对湍流有种感觉。Henk Tennekes, John L. Lumley的A First Course in Turbulence也不错,但这本书就老一点。
CFD最入门的书(学完吴望一就可以看了)我觉得应该是可以同时开始看Anderson的Computational Fluid DynamicsIntroduction to 和Versteeg的Computational Fluid Dynamics, An: The Finite Volume Method,主要是了解流体方程是如何离散和求解,让自己对CFD有一种感觉。第二本书讲的有限体积法,这个离散方法是当今流体商软的主流,而且一些思路对学习其他离散方法也有帮助。但这两门对用CFD科研还是不够的,后续看的书应该要结合自己科研方向。
数学这边可以找找偏微分方程数值解,偏工科那种,具体书本我就不指了。我当时学这个也只是为了让自己对数值求解偏微分方程找到一些感觉。
这样下来,基本就对流体理论和数值计算入门了。后续要结合自己的科研看不同的书了,例如我现在是做大气边界层和风电场尾流模拟的,就补充了一些大气边界层和风能空气动力学的知识,大涡模拟相关的。现在博士即将要毕业了,深感要把基础打扎实,这样对做科研大有裨益,有扎实的基础看科研文章可能看到某个点很快就能悟到了。 -
@Vortex
好的,谢谢学长的建议和指点!我现在的打算是先把基本方程再复习一遍(《高等流体力学》还没看完,不想半路上丢掉),然后再看看后续内容是否能读下去,读不下去的话就(听李老师的)换个方向去看看(学长和李老师推荐的)CFD的的教材了。至于偏微分方程&数值分析这方面,我之前也尝试入门过,但是发现对数学的要求比较高,所以我目前的打算是:实变函数+数学分析-->复变函数(学过,复习)-->泛函分析-->偏微分方程、变分法、数值分析。蓝图很宏大,但目前只啃了实变函数和数学分析的一小部分,我数学不是很好,在这条路线上虽然很困难,但是还没有太迷茫,学不会就当涨涨见识了。
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@ZhangZhiPeng 数值分析要学一下,我本科用的清华出版社李庆扬那本教材。研一的时候学多了次。实变和泛函先不要碰了,对你目前流体学习意义不大。我本科自学过数学分析和一些高等代数,直博期间想学下实变和泛函的,但发现被科研搞得够呛了,没时间和精力再去学那些了。所以,还是一步一步来。
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@李东岳
老师说笑了,我这个连流体力学都学不明白的菜鸟怎么可能是清北的。@ZhangZhiPeng 在 关于在流体力学学习过程中的疑惑,迷茫了 中说:
所以我目前的打算是:实变函数+数学分析-->复变函数(学过,复习)-->泛函分析-->偏微分方程、变分法、数值分析
不知道老师是不是看了这个,但事实上这些我只学了一点实变函数罢了[捂脸]。可能是有点眼高手低了,做的比说的少[捂脸]