本書(shū)是一部系統(tǒng)介紹水動(dòng)力學(xué)基本理論、研究方法及其在海洋工程中應(yīng)用的教材。本書(shū)以流體力學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合海洋工程的實(shí)際需求，全面闡述了水動(dòng)力學(xué)的基本概念、研究方法、數(shù)值模擬技術(shù)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及相關(guān)應(yīng)用。全書(shū)共九章，內(nèi)容涵蓋流體力學(xué)基礎(chǔ)、水動(dòng)力數(shù)值模擬技術(shù)、勢(shì)流理論、水波動(dòng)力學(xué)、海洋工程中的水動(dòng)力現(xiàn)象以及水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)技術(shù)等。本書(shū)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，既介紹了水動(dòng)力學(xué)的經(jīng)典理論，又反映了當(dāng)前領(lǐng)域的最新研究成果和技術(shù)發(fā)展。
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2015.09~2018.12 法國(guó)國(guó)家科研中心（CNRS）Roberval力學(xué)實(shí)驗(yàn)室 工學(xué)博士
專 業(yè)：計(jì)算力學(xué)
2012.09~2015.04 西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院 工學(xué)碩士
專 業(yè)：武器系統(tǒng)與運(yùn)用工程
2008.09~2012.07 西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院 工學(xué)學(xué)士
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
2024.12至今 西北工業(yè)大學(xué) 科協(xié)副秘書(shū)長(zhǎng)/青年科協(xié)秘書(shū)長(zhǎng)
2022.01~2024.01 西北工業(yè)大學(xué) 科學(xué)技術(shù)研究院高新技術(shù)部部長(zhǎng)助理
2021.06至今 西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院教學(xué)部副主任、專業(yè)方向課程群負(fù)責(zé)人
2019.01至今 西北工業(yè)大學(xué) 航海學(xué)院副教授
2018.02~2018.12 法國(guó)國(guó)家科研中心（CNRS）Roberval力學(xué)實(shí)驗(yàn)室助教
流體力學(xué)、船舶與海洋工程作為通訊作者、第一作者發(fā)表論文40篇，其中SCI檢索25篇，ESI高被引1篇
[1] Zhang M, Hu H, Guo B, Liang Q, Zhang F, Chen X, Xie Z, Du P*. Predicting shear stress distribution on structural surfaces under internal solitary wave loading: A deep learning perspective[J]. Physics of Fluids, 2024, 36: 035153. (IF: 4.1, 一區(qū))
[2] Cheng L, Du P*, Wang C, Xie Z, Hu H*, Chen X, Li Z, Yuan Z. Tuning control parameters of underwater vehicle to minimize the influence of internal solitary waves[J]. Ocean Engineering, 2024, 310: 118681. (IF: 4.6, 一區(qū))陜西省水動(dòng)力學(xué)與水下動(dòng)力技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任
全國(guó)海洋船標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)船舶理論與實(shí)驗(yàn)分技術(shù)委員會(huì)委員
《Journal of Hydrodynamics》《水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展》《中國(guó)艦船研究》編委
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水動(dòng)力學(xué)的基本概念 1
1.2 水動(dòng)力學(xué)的研究方法 1
1.3 水動(dòng)力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 3
1.4 水動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 6
1.5 水動(dòng)力學(xué)的主要應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì) 9
第2章 流體力學(xué)基礎(chǔ) 12
2.1 流體的基本概念與性質(zhì) 12
2.1.1 流體的定義 12
2.1.2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 13
2.1.3 作用在流體上的力 14
2.1.4 黏性與牛頓內(nèi)摩擦定律 14
2.1.5 壁面無(wú)滑移條件 17
2.2 流體流動(dòng)的形式 18
2.2.1 流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 18
2.2.2 邊界層 20
第3章 數(shù)理基礎(chǔ) 22
3.1 流體力學(xué)常用張量運(yùn)算 22
3.2 流體力學(xué)常用定理 25
3.2.1 物質(zhì)導(dǎo)數(shù) 25
3.2.2 雷諾輸運(yùn)定理 28
3.2.3 高斯散度定理 30
第4章 流體流動(dòng)控制方程 35
4.1 NS方程 35
4.2 流體流動(dòng)模型 37
4.3 連續(xù)性方程 39
4.3.1 連續(xù)性方程的四種推導(dǎo)過(guò)程 39
4.3.2 四種連續(xù)性方程形式之間的轉(zhuǎn)化 43
4.4 動(dòng)量方程 46
4.5 NS方程的其他推導(dǎo)方法 51
4.6 NS方程的各種形式 53
4.7 NS方程的項(xiàng) 57
第5章 水動(dòng)力數(shù)值模擬技術(shù) 59
5.1 常見(jiàn)的流體模擬方法 59
5.1.1 傳統(tǒng)CFD方法 59
5.1.2 粒子法 61
5.1.3 格子Boltzmann方法 65
5.2 NS方程的求解 70
5.2.1 NS方程的數(shù)值求解過(guò)程 70
5.2.2 不可壓NS方程的求解及其難點(diǎn) 73
5.2.3 邊界和初始條件 79
5.3 NS方程的離散化 81
5.3.1 常用的離散化方法 81
5.3.2 穩(wěn)定性分析 84
5.3.3 有限差分法 94
5.3.4 有限體積法 113
5.3.5 網(wǎng)格 122
5.4 湍流模擬 129
5.4.1 湍流模擬方法的分類 129
5.4.2 直接數(shù)值模擬 133
5.4.3 大渦模擬 136
5.4.4 RANS模擬 139
5.5 多相流模擬 142
5.5.1 多相流模擬方法的分類 142
5.5.2 邊界捕捉方法 147
5.6 動(dòng)邊界模擬 151
5.6.1 有拓?fù)渥兓姆椒?151
5.6.2 無(wú)拓?fù)渥兓姆椒?156
5.7 流固耦合模擬 160
第6章 勢(shì)流理論 163
6.1 不可壓縮勢(shì)流問(wèn)題的基本控制方程和邊界條件 163
6.1.1 不可壓縮勢(shì)流問(wèn)題的基本控制方程 163
6.1.2 勢(shì)流問(wèn)題的邊界條件 165
6.1.3 勢(shì)流問(wèn)題的初始條件 168
6.1.4 勢(shì)流問(wèn)題的求解方法 171
6.2 基本平面勢(shì)流 174
第7章 水波動(dòng)力學(xué) 179
7.1 波的基本概念 179
7.1.1 波的定義 179
7.1.2 水波的物理要素 181
7.1.3 水波的基本方程 185
7.2 小振幅波理論 188
7.2.1 水波問(wèn)題的攝動(dòng)展開(kāi) 188
7.2.2 行波和駐波 192
7.2.3 波能 197
7.2.4 波的繞射和折射 201
7.3 非線性水波 206
7.4 船行波 211
7.5 內(nèi)波 216
第8章 海洋工程中的水動(dòng)力現(xiàn)象 222
8.1 常見(jiàn)的海洋環(huán)境作用 222
8.2 空化 228
8.3 跨介質(zhì) 232
8.4 流固耦合現(xiàn)象 235
8.5 水下爆炸 239
第9章 水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)技術(shù) 244
9.1 水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)技術(shù)的任務(wù) 244
9.2 水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展歷史 247
9.3 相似理論 250
9.3.1 流動(dòng)相似 250
9.3.2 常用相似準(zhǔn)則數(shù)及意義 253
9.4 實(shí)驗(yàn)誤差 257
9.4.1 誤差的基本概念及分類 257
9.4.2 誤差的表示方法及評(píng)價(jià) 260
9.5 水動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 262
參考文獻(xiàn) 266
后記 267
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