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第1章 流体力学基础1

1.1流体力学基本概念1

1.1.1连续介质的概念1

1.1.2流体的基本性质2

1.1.3作用在流体上的力3

1.1.4研究流体运动的方法3

1.2流体运动的基本概念4

1.2.1层流流动与紊流流动4

1.2.2有旋流动与无旋流动5

1.2.3声速与马赫数5

1.2.4膨胀波与激波6

1.3附面层理论7

1.3.1附面层概念及附面层厚度7

1.3.2附面层微分方程7

1.4流体运动及换热的多维方程组8

1.4.1物质导数8

1.4.2不同形式的N-S方程8

1.4.3能量方程与导热方程11

1.5湍流模型11

1.6计算网格与边界条件14

1.6.1计算网格14

1.6.2边界条件14

第2章 流体流动分析软件概述16

2.1 CFD软件简介16

2.1.1 CFD软件结构16

2.1.2 CFD软件的基本模型18

2.1.3常用的CFD商用软件21

2.2 FLUENT软件简介23

2.2.1 FLUENT系列软件介绍23

2.2.2 FLUENT软件的结构及特点25

2.3 FLUENT 6.3软件包的安装及运行27

2.3.1 FLUENT 6.3软件包的安装28

2.3.2 FLUENT 6.3软件包的运行29

2.4 FLUENT 6.3的功能模块和分析过程29

2.4.1 FLUENT 6.3的功能模块29

2.4.2 FLUENT 6.3的分析过程31

第3章FLUENT 6.3的使用34

3.1 FLUENT 6.3的操作界面34

3.1.1 FLUENT 6.3的启动界面34

3.1.2 FLUENT 6.3的图形用户界面34

3.1.3 FLUENT 6.3的文本用户界面及Scheme表达式37

3.1.4 FLUENT 6.3的图形控制及鼠标使用39

3.2 FLUENT 6.3对网格的基本操作40

3.2.1导入和检查网络40

3.2.2显示和修改网格44

3.3选择FLUENT 6.3求解器及运行环境49

3.3.1 FLUENT 6.3求解器的比较与选择49

3.3.2 FLUENT 6.3计算模式的选择50

3.3.3 FLUENT 6.3运行环境的选择50

3.3.4 FLUENT 6.3的基本物理模型51

3.3.5 FLUENT 6.3的材料定义57

3.4设置FLUENT 6.3的边界条件58

3.5设置FLUENT 6.3的求解参数70

第4章 网格生成软件GAMBIT72

4.1 GAMBIT简介72

4.1.1 GAMBIT的功能及特点72

4.1.2 GAMBIT的操作界面73

4.2 GAMBIT的操作步骤76

4.2.1建立几何模型76

4.2.2划分网格79

4.2.3定义边界81

4.2.4 GAMBIT与其他软件的联用83

4.3 GAMBIT应用实例83

4.3.1三维直通管内的湍流模型与网格划分83

4.3.2二维轴对称喷嘴模型与网格划分86

4.3.3三维V形管道模型与网格划分88

4.3.4二维搅拌模型与网格划分91

4.3.5三维气体吸收塔模型与网格划分95

4.3.6三管相贯模型与网格划分98

第5章Tecplot软件使用入门105

5.1 Tecplot软件概述105

5.1.1 Tecplot软件的启动105

5.1.2 Tecplot软件的界面105

5.2 Tecplot软件绘图环境设置110

5.2.1帧的创建和编辑110

5.2.2网格和标尺的设定111

5.2.3坐标系统111

5.3 Tecplot软件使用技巧112

5.3.1 XY曲线图显示112

5.3.2二维视图显示114

5.3.3三维视图显示118

5.4 Tecplot软件的数据格式120

5.4.1 Tecplot软件的数据层次120

5.4.2多数据区域122

5.4.3数据区域中的数据结构122

5.5 Tecplot软件对FLUENT软件的数据进行后处理122

5.5.1 Tecplot软件读取FLUENT软件的文件数据122

5.5.2 Tecplot软件后处理实例——三维弯管水流速度场模拟124

第6章UDF使用简介132

6.1 UDF基础132

6.1.1 UDF概述132

6.1.2 FLUENT软件中的网格拓扑133

6.1.3 FLUENT软件中的数据类型134

6.2 UDF宏134

6.2.1 UDF中访问FLUENT软件中的变量的宏134

6.2.2 UDF实用工具宏140

6.2.3常用DEFINE宏150

6.3 UDF的解释和编译154

6.3.1 UDF的解释154

6.3.2 UDF的编译154

6.3.3在FLUENT软件中激活UDF155

6.4 UDF应用实例——管道流动凝固过程157

第7章 湍流模型模拟164

7.1湍流模型概述164

7.1.1单方程模型164

7.1.2标准k-ε型165

7.1.3重整化群k-ε模型166

7.1.4可实现k-ε模型166

7.1.5 Reynolds应力模型167

7.1.6大涡模拟168

7.2湍流模型的设置169

7.3湍流模型实例——瀑布流过圆柱形石块时的流场170

第8章 多相流模型模拟180

8.1 FLUENT软件中的多相流模型180

8.1.1 VOF模型180

8.1.2 Mixture模型181

8.1.3 Eulerian模型181

8.2通用多相流模型的选择与使用182

8.2.1通用多相流模型的选择182

8.2.2通用多相流模型的设置182

8.2.3一般多相流问题的求解策略184

8.3多相流计算实例184

8.3.1二维喷射流场模拟184

8.3.2水油混合物T形管流动模拟190

第9章 滑移网格模型模拟196

9.1滑移网格模型概述196

9.2滑移网格的设置197

9.3滑移网格实例分析——十字搅拌器流场模拟198

第10章 动网格模型模拟204

10.1动网格模型概述204

10.2动网格的设置205

10.2.1动网格参数的设置206

10.2.2动网格运动方式的定义207

10.2.3动网格预览208

10.3动网格实例分析209

10.3.1二维实体入水模拟209

10.3.2三维活塞在气缸中的运动模拟215

第11章 物质运输和有限速率化学反应模型模拟224

11.1有限速率化学反应224

11.1.1化学反应模型概述224

11.1.2有限速率化学反应的设置228

11.1.3 PDF输运模型231

11.2燃烧模型232

11.2.1燃烧模型概述232

11.2.2燃烧模型的计算方式234

11.2.3燃烧模拟的设置236

11.3组分传输和化学反应模型实例237

11.3.1气体燃烧温度场模拟237

11.3.2废气排放组分浓度模拟242

第12章 并行计算248

12.1开启并行求解器248

12.2使用并行网络工作平台248

12.3分割网格249

12.4检测并提高并行性能253

第13章FLUENT6.3综合应用实例254

13.1二维三通管内流体的流动分析254

13.2二维自然对流换热问题的分析266

13.3喷嘴内气体流动分析274

13.4 U形管内流体运动分析280

13.5套管内气液两相流动模拟285

13.6三维室内温度传热模拟293

13.7液相凝固温度模拟300

13.8二维瞬间闸门倾洪流动模拟304

13.9水浴加热保温流场模拟310

13.10三维流-固耦合散热模拟315