第1章 绪论

1.1 计算流体力学的形成与发展

1.1.1 计算流体力学简介

1.1.2 计算流体力学的产生

1.1.3 计算流体力学的发展

1.2 废水处理中的流体力学问题

1.3 数值模拟的应用前景与局限性

1.3.1 数值模拟的局限性

1.3.2 数值模拟的发展前景

本章参考文献

第2章 流体力学的基本原理

2.1 描述流体运动的基本方法

2.1.1 基本思想

2.1.2 拉格朗日方法

2.1.3 欧拉方法

2.2 流体力学的基本方程

2.2.1 基本方程介绍

2.2.2 可压缩的Navier-Stokes方程

2.2.3 Euler方程

2.3 牛顿流体的Navier-Stokes方程

2.3.1 无质量力的不可压缩流体流动

2.3.2 不可压缩流体二维流动的流函数方程和涡量方程

2.3.3 不可压缩流体二维流动的压强泊松方程

2.4 流动控制方程的守恒形式

本章参考文献

第3章 流体运动方程的数值计算方法

3.1 数值计算的基本原理

3.1.1 数值模拟的概念

3.1.2 离散化的概念

3.1.3 离散化方程的结构

3.2 有限差分法

3.2.1 有限差分法的基本概念

3.2.2 一般的有限差分格式

3.2.3 模型方程的差分逼近

3.2.4 差分方法的理论基础

3.2.5 稳定性分析方法

3.2.6 空间离散方法

3.3 有限体积法

3.4 SIMPLE算法

3.4.1 交错网格

3.4.2 动量方程

3.4.3 压力与速度的修正

3.4.4 压力修正方程

3.4.5 SIMPLE算法

3.4.6 SIMPLE算法的改良型

3.5 有限元法和谱方法

3.5.1 有限元法

3.5.2 谱方法

3.6 确定边界条件的方法

本章参考文献

第4章 网格系统的概念与生成技术

4.1 物理坐标系中的网格

4.2 贴体坐标变换

4.3 结构性计算网络的生成

4.3.1 代数法

4.3.2 保角变换生成法

4.3.3 椭圆型微分方程生成法

4.3.4 双曲型微分方程生成法

4.3.5 抛物线型微分方程生成法

4.4 分区结构网格

4.5 非结构网格和混合网格

4.5.1 非结构网格的生成

4.5.2 结构/非结构混合网格

4.6 自适应笛卡尔网格

4.7 网络疏密的调整

本章参考文献

第5章 常用的计算流体力学软件及其使用方法

5.1 计算流体力学软件的发展

5.1.1 计算流体力学软件的产生

5.1.2 计算流体力学软件发展简介

5.1.3 计算流体力学软件在我国的应用

5.2 常用计算流体力学软件简介

5.2.1 常用计算流体力学通用软件的结构

5.2.2 CFD通用软件采用的基本解法和离散格式

5.2.3 CFD通用软件采用的湍流模型

5.2.4 CFD通用软件的基本选用原则

5.2.5 常用计算流体力学软件

5.3 FLUENT软件使用方法初步

5.3.1 FLUENT软件的主要特征及结构

5.3.2 FLUENT软件求解的问题及求解步骤

本章参考文献

第6章 废水处理反应器中流体力学特性的计算方法

6.1 目标的确定与模拟结构的创建

6.1.1 目标的确定

6.1.2 模拟结构的创建

6.2 网格的生成与调整

6.3 边界的处理与边界条件设置

6.3.1 壁面边界条件

6.3.2 流体条件

6.4 模型的选择与计算

6.4.1 模型的选择

6.4.2 计算

6.5 对模拟结果的分析与后处理

6.5.1 绘制等高线和等高面

6.5.2 绘制速度向量图

6.5.3 显示颗粒轨迹

6.5.4 x-y图

6.5.5 动画

6.5.6 Report命令

本章参考文献

第7章 废水处理反应器的流态计算实例

7.1 氧化沟的流态模拟与实验验证

7.1.1 氧化沟的小试模型及试验简介

7.1.2 氧化沟的数学模型

7.1.3 氧化沟的模拟结果分析及实验验证

7.1.4 小结

7.2 新型气升式氧化沟的设计与优化

7.2.1 氧化沟的改进

7.2.2 新型气升式氧化沟的基本结构

7.2.3 气升式氧化沟的初步设计与优化

7.2.4 气升式氧化沟的小试及流体力学特性模拟研究

7.2.5 气升式氧化沟流动特性的中试试验和模拟研究

7.3 生物流化床中流化特性的模拟计算

7.3.1 流化床的结构

7.3.2 计算流体力学模拟方程

7.3.3 流化床内流动状况的模拟

7.3.4 不同结构参数流化床反应器的模拟

7.3.5 不同形式气体分布器对流化床的影响

7.3.6 小结

7.3.7 内循环生物流化床内三相流动的模拟

7.4 运用计算流体力学优化生物载体分离区的结构参数

7.4.1 含载体分离区流化床模型的建立

7.4.2 流动模型

7.4.3 实验简介

7.4.4 模拟结果与讨论

7.4.5 小结

7.5 二次沉淀池的数值模拟

7.5.1 计算流体力学在二次沉淀池研究中的作用

7.5.2 流体模型和模拟方法

7.5.3 结果与讨论

7.5.4 结论

7.6 计算流体力学在A2O工艺污水处理厂运行控制中的应用

7.6.1 流态对生物反应池的影响

7.6.2 计算流体力学技术在小红门污水处理厂的应用

7.6.3 静态模拟：A2O生物反应池流态及污泥相体积分布

7.6.4 动态模拟：进水传质

7.6.5 结论与展望

本章参考文献

第8章 膜技术和厌氧反应器与计算流体力学

8.1 膜技术与计算流体力学

8.1.1 膜技术简介

8.1.2 CFD在膜组件优化中的应用

8.1.3 膜生物反应器的流体力学特性

8.2 厌氧消化与计算流体力学

8.2.1 厌氧生物反应器中的流体力学问题

8.2.2 模型选择

8.2.3 模拟步骤

8.2.4 结果与讨论

8.2.5 结论

本章参考文献

第9章 废水处理中充氧设备的流态计算

9.1 深水型表面曝气机的模拟优化

9.1.1 深水型表面曝气机的简介

9.1.2 模拟方法简介

9.1.3 计算结果

9.1.4 后处理

9.1.5 与小试实验的比较

9.1.6 结论

9.2 射流曝气器的模拟计算

9.2.1 射流曝气器简介

9.2.2 研究对象

9.2.3 研究方法

9.2.4 结果与讨论

9.2.5 结论

本章参考文献

第10章 计算流体力学与生物反应动力学的联合应用

10.1 流体力学问题对生物反应的影响

10.2 计算流体力学与生物反应动力学联合运用的方法

10.2.1 计算流体力学与生物反应动力学结合的必要性

10.2.2 计算流体力学与生物反应动力学联合应用的方法

10.3 二沉池反硝化污泥上浮过程的模拟

10.3.1 污泥上浮过程的计算流体力学模拟

10.3.2 二沉池中反硝化过程的模拟

本章参考文献2100433B

《污水处理反应器的计算流体力学》包括了计算流体力学的原理、方法和在不同的污水处理反应器设计中的应用案例，可为工作在污水处理领域的科技人员提供计算流体力学基础知识，为环境工程专业的研究生提供一本教学参考书。

本书首先介绍了计算流体力学的基础知识，然后通过四个精心挑选的例子介绍了计算流体力学中的重要方法和处理技巧。这些例子都有理论上的解析解，读者可以将CFD计算的结果与解析解进行对比，从而更深入地了解CFD的基本概念、思路、方法、用途和优缺点。在此基础上，本书的最后一部分介绍了计算流体力学中的几个前沿问题。本书选择和编排内容的这种方式非常适合没有接触或者很少接触计算流体力学的读者。无论是各专业的学生，还是不同领域的科研和工程技术人员，本书都能够使读者从基本概念出发，一步一步地进入到计算流体力学的整个领域，掌握其中的概念、方法和应用技巧。

本书内容包括：计算流体力学的特点和意义，流体力学基本方程及其分类，发展型偏微分方程有限差分和有限体积方法的基本概念、重要性质和典型算法，贴体网格生成基础，激波的数值计算理论，可压缩流动的典型计算方法，不可压缩流动的数值计算方法初步。

本书是计算流体力学(CFD)方面的入门书。这些例子都有理论上的解析解，读者可以将CFD计算的结果与解析解进行对比，从而更深入地了解CFD的基本概念、思路、方法、用途和优缺点。在此基础上，本书的最后一部分介绍了计算流体力学中的几个前沿问题。本书选择和编排内容的这种方式非常适合没有接触或者很少接触计算流体力学的读者。无论是各专业的学生，还是不同领域的科研和工程技术人员，本书都能够使读者从基本概念出发，一步一步地进入到计算流体力学的整个领域，掌握其中的概念、方法和应用技巧。 本书既可作为力学专业高年级本科生和非力学专业研究生教材，也可作为航空航天、动力工程、建筑、水利、环境等专业科研和工程技术人员的参考读物。