本书以现代视野系统地介绍了大气流动和工程流动中的湍流问题。约翰·温加德(John C.Wyngaard)从事湍流研究和教学工作超过40年，他的这本教材对于大气科学领域高等院校的学生来说是学习湍流知识的极佳课本，也是该领域研究人员的重要参考书。全书分为三个部分。第一部介绍湍流的概念和方程，包括对湍流流动数值模拟的主要类型的严谨阐述。第二部介绍大气边界层中的湍流。第三部介绍湍流的统计学描述的基本知识，并对可以解析求解的随机问题进行举例讲解。本书每章的结尾附有布置给学生的习题，答案公布在相关网页供授课教师使用。对于大气科学和气象学，以及航空学、机械与环境工程学、海洋学、应用数学、物理学等诸多领域的高校学生和各行业研究人员而言，本书是关于湍流问题不可多得的入门教材。 约翰·温加德在湍流研究和教学方面有着丰富的经历。他先后在美国空军剑桥研究所、美国国家海洋与大气管理局波传播实验室及国家大气研究中心大气分析与预报研究室工作，后任教于宾夕法尼亚州州立大学气象系。任教期间他开设了关于湍流的系列课程，本书正是基于这些课程的讲义而写成的。多年来他发表了100多篇期刊论文，内容涉及工程湍流和地球物理湍流的理论、观测和数值模拟等方面，这些论文对本教材的成书起到了重要作用。

译者序言
作者序言
第一部分 湍流的基本原理
第1章 导论
§1.1 湍流及其基本情况，以及我们的处理方法
§1.2 湍流的起源和性质
§1.3 湍流与表面通量
§1.4 我们如何研究湍流
§1.5 湍流方程
§1.6 湍流的主要性质
§1.7 湍流流动的数值模拟
§1.8 湍流流动的物理模拟
§1.9 柯尔莫哥洛夫的贡献
第2章 逐步认识湍流
§2.1 平均和瞬时特性的对比
§2.2 平均计算
§2.3 各态历经性
§2.4 平均值的收敛
§2.5 湍流谱和涡旋速度尺度
§2.6 湍流涡度
§2.7 湍流压力
§2.8 涡旋扩散率
§2.9 雷诺数相似
§2.10 相干结构
第3章 平均量的方程
§3.1 引言
§3.2 系综平均方程
§3.3 对系综平均方程的理解
§3.4 空间平均方程
§3.5 小结
第4章 湍流通量
§4.1 引言
§4.2 边界层中的温度通量
§4.3 标量扩散的质量通量
§4.4 管道流的动量通量
§4.5 关于“混合长”
§4.6 小结
第5章 协方差的守恒方程
§5.1 简介与背景
§5.2 扰动量方程
§5.3 举例：标量方差的方程
§5.4 标量通量和雷诺应力的收支
§5.5 一些应用
§5.6 从协方差方程到湍流模式
附录 标量通量和雷诺应力收支方程中分子扩散项的尺度
第6章 大涡动力学、能量串级和大涡模拟
§6.1 引言
§6.2 关于空间平均的更多认识
§6.3 “假想问题”：平衡的均匀湍流
§6.4 在二维均匀流动中的应用
§6.5 尺度间传递的物理机制
§6.6 大涡模拟
附录6.1 TKE分解
附录6.2 尺度间传递
第7章 柯尔莫哥洛夫标度率及其拓展。以及二维湍流
§7.1 惯性副区
§7.2 惯性区标度律的应用
§7.3 耗散区间
§7.4 修正的柯尔莫哥洛夫标度律
§7.5 二维湍流
第二部分 大气边界层湍流
第8章 大气湍流方程
§8.1 引言
§8.2 干空气的控制方程
§8.3 考虑水汽、液态水及相变
§8.4 湿空气的平均方程
第9章 大气边界层
§9.1 概述
§9.2 地表能量平衡
§9.3 浮力效应
§9.4 平均结构与瞬时结构
§9.5 准平稳与局地均匀
§9.6 平均动量方程
第10章 大气近地层
§10.1 “常通量”层
§10.2 莫宁一奥布霍夫相似
§10.3 M—O相似的渐近行为
§10.4 偏离M—O相似关系
附录 近地面的长度尺度
第1l章 对流边界层
§11.1 引言
§11.2 混合层：速度场
§11.3 混合层：保守标量场
§11.4 界面层
第12章 稳定边界层
§]2.1 引言
§12.2 黄昏时分陆上大气边界层的转换
§12.3 准平稳稳定边界层
§12.4 稳定边界层的演变
§12.5 模拟中性和稳定边界层的平衡高度
第三部分 湍流的统计学描述
第13章 概率密度与概率分布
§13.1 引言
§13.2 单变量标量函数的概率统计
§13.3 概率密度举例
§13.4 概率密度的演变方程
第14章 各向同性张量
§14.1 引言
§14.2 笛卡尔坐标系中的张量
§14.3 确定各向同性张量的形式
§14.4 各向同性的含义
§14.5 局地各向同性
第15章 协方差、自相关和谱
§15.1 引言
§15.2 单变量标量函数
§15.3 标量的时空函数
§15.4 矢量的时空函数
§15.5 矢量与标量的联合时空函数
§15.6 平面谱
第16章 湍流分析的统计学
§16.1 谱的演变方程
§16.2 对湍流信号的分析与理解
§16.3 探头引起的气流扭曲