《热工流体数值计算》主要叙述了热工水力分析中的数值计算方法，包括偏微分方程的数值求解、线性代数方程组的求解、流体动力学方程体系以及数值求解方法等内容。本书的重点是在介绍各种数值计算方法的基础上，对SIMPLE方法、多孔介质法、子通道分析方法等进行讨论，深入算法的核心，对各种数值计算方法进行研究。
　　《热工流体数值计算》可作为高等院校反应堆工程专业研究生的专业课教材，也可供相关专业的工程技术人员参考。

　　随着核能技术和计算机技术的发展，核反应堆工程领域内出现的热、质传递的数值计算方法也得到了迅速发展。如何高效可靠地预测流体的流动和传热行为，对于核能系统设计具有重要的意义。本书的目的是使读者全面系统地掌握热工流体数值计算的基本方法。本书给出了大量具体的程序源代码案例，解剖各种算法的核心和精髓，对于提高研究生的数值建模能力、编程分析能力及程序调试能力很有帮助。
　　本书首先介绍了数值计算和实验分析的差别，回答了为什么要学习数值计算的问题。然后在第2章介绍偏微分方程求解的一般性的方法--有限差分法。结合各种不同类型的偏微分方程，给出了几个具体的例题，引领读者进入数值计算的大门。第3章，主要讲述了由差分法得到的大型线性代数方程组的求解方法。在介绍一般性方法的基础上，引入了几种高效的算法，并提供源代码供读者测试各种算法的优劣。第4章，主要讲述了流体动力学的方程体系。重点讨论质量守恒、动量守恒和能量守恒得到的守恒方程的各种形式，这是流体传热和流动分析的基础。第5章介绍单相流动力学方程的求解方法，介绍SIMPLE 算法和多孔介质方法，并利用方腔顶盖驱动流的案例，分析SIMPLE 算法的性能。第6章和第7章主要介绍两相流的分析模型和数值计算方法。第8章介绍核反应堆热工流体分析中常用的子通道分析方法。本书的附录提供了一些分析方法的源程序代码和利用本书介绍的方法开发的THSWAN 程序，并提供了一些算例供读者参考。
　　本书要求读者具有一定的反应堆热工流体、传热学、流体力学的基本知识。本书作为清华大学研究生课程的教材，通过本课程的学习，学生能够得到全方位的训练，包括对具体问题的数值建模能力，对FORTRAN 语言、C 语言、MATLAB 语言的编程能力，对各种方法的发展和创新能力以及对核能系统的综合设计能力。
　　由于各种原因，书中难免还有片面、不足甚至错误之处，望读者和使用本教材的研究生提出各种宝贵意见。

编著者
2012年10月29日于清华园

第1章 绪论

第2章 偏微分方程数值解法
2.1 典型的偏微分方程介绍
2.1.1 椭圆型方程
2.1.2 抛物型方程
2.1.3 双曲型方程
2.1.4 定解问题
2.2 差分法简介
2.3 椭圆型方程的差分解法
2.4 抛物型方程的差分解法
2.5 双曲型方程的差分解法

第3章 线性方程组求解
3.1 解线性方程组的直接法
3.1.1 高斯消元法
3.1.2 解三对角方程组的追赶法
3.2 解线性方程组的迭代法
3.2.1 雅可比迭代法
3.2.2 高斯-赛德尔（Gauss-Seidel）迭代法
3.2.3 超松弛法
3.2.4 SIP方法
3.2.5 其他基于共轭梯度的迭代方法
3.2.6 迭代法的收敛条件

第4章 流体动力学方程体系
4.1 质量方程
4.2 动量方程
4.3 能量方程
4.4 微分方程的一般形式

第5章 单相流动力学方程数值求解
5.1 Lax-Wendroff差分格式
5.2 MacCormack差分格式
5.3 SIMPLE方法
5.3.1 SIMPLE方法的思路
5.3.2 SIMPLE方法的步骤
5.4 用SIMPLE方法计算方腔顶盖驱动流
5.5 多孔介质法
5.6 多孔介质有限体积法离散方程
5.6.1 对流项
5.6.2 扩散项
5.6.3 瞬态项
5.6.4 源项
5.6.5 主控制体的方程
5.6.6 动量控制体的方程
5.6.7 压力方程
5.6.8 边界条件

第6章 两相流分析模型
6.1 描述两相流的物理量
6.2 滑移速度
6.3 SM模型
6.4 SPM模型

第7章 两相流基本方程的数值求解
7.1 一般形式的守恒方程数值求解
7.2 连续方程的差分格式
7.2.1 单相流和SM模型的两相流
7.2.2 基于SPM模型的两相流
7.3 动量方程的差分格式
7.3.1 单相流
7.3.2 基于SM模型的两相流
7.3.3 基于SPM模型的两相流
7.4 能量方程的差分格式
7.4.1 单相流
7.4.2 基于SM和SPM模型的两相流
7.5 描述压力分布的泊松方程
7.5.1 单相流
7.5.2 基于SM模型的两相流
7.5.3 基于SPM模型的两相流
7.6 压力方程中可压缩项的处理
7.6.1 单相流和基于SM模型的两相流
7.6.2 基于SPM模型的两相流
7.7 THSWAN程序概况

第8章 堆芯的子通道分析方法
8.1 子通道控制体的划分方案
8.2 子通道间的交混
8.3 子通道分析方法的守恒方程

附录A SIP.F90
附录B SIMPLE.F90
附录C THSWAN程序使用说明
附录D THSWAN算例