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第1章 流体力学与计算流体力学基础1

1.1流体力学基础1

1.1.1一些基本概念1

1.1.2流体流动的分类5

1.1.3边界层和物体阻力5

1.1.4层流和湍流7

1.1.5流体流动的控制方程7

1.1.6边界条件与初始条件8

1.1.7流体力学专业词汇9

1.2计算流体力学基础12

1.2.1计算流体力学的发展12

1.2.2计算流体力学的求解过程13

1.2.3数值模拟方法和分类13

1.2.4有限体积法的基本思想15

1.2.5有限体积法的求解方法17

1.3计算流体力学应用领域18

1.4常用的CFD商用软件18

1.4.1 PHOENICS19

1.4.2 STAR-CD19

1.4.3 STAR-CCM+19

1.4.4 CFX20

1.4.5 Fluent21

1.5本章小结22

第2章 Fluent软件简介23

2.1 Fluent的软件结构23

2.1.1启动Fluent24

2.1.2 Fluent用户界面26

2.1.3 Fluent文件读入与输出27

2.2 Fluent计算类型及应用领域32

2.3 Fluent求解步骤33

2.3.1制订分析方案33

2.3.2求解步骤33

2.4 Fluent使用的单位制34

2.5 Fluent使用的文件类型34

2.6本章小结35

第3章 创建几何模型36

3.1建立几何模型概述36

3.2 DesignModeler简介37

3.2.1启动DesignModeler37

3.2.2 DesignModeler的用户界面38

3.3草图模式40

3.3.1进入草图模式40

3.3.2创建新平面40

3.3.3创建草图41

3.3.4几何模型的关联性41

3.4创建3D几何体42

3.4.1拉伸42

3.4.2旋转43

3.4.3扫掠44

3.4.4直接创建3D几何体44

3.4.5填充和包围45

3.5导入外部CAD文件46

3.6创建几何体的实例操作48

3.7本章小结51

第4章 生成网格52

4.1网格生成概述52

4.1.1网格划分技术52

4.1.2网格类型52

4.2 ANSYS ICEM CFD简介53

4.2.1工作流程54

4.2.2 ICEM CFD的文件类型55

4.2.3 ICEM CFD的用户界面55

4.3 ANSYS ICEM CFD的基本用法55

4.3.1几何模型的创建56

4.3.2几何文件导入59

4.3.3网格生成60

4.3.4块的生成68

4.3.5网格编辑73

4.3.6网格输出79

4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析80

4.4.1启动ICEM CFD并建立分析项目80

4.4.2导入几何模型81

4.4.3模型建立81

4.4.4生成块84

4.4.5网格生成90

4.4.6网格质量检查91

4.4.7网格输出91

4.5本章小结92

第5章 Fluent计算设置93

5.1网格导入与工程项目保存93

5.1.1启动Fluent93

5.1.2网格导入94

5.1.3网格质量检查94

5.1.4显示网格95

5.1.5修改网格96

5.1.6光顺网格与交换单元面100

5.1.7项目保存100

5.2设置求解器及操作条件100

5.2.1求解器设置101

5.2.2操作条件设置101

5.3物理模型设定102

5.3.1多相流模型102

5.3.2能量方程104

5.3.3湍流模型104

5.3.4辐射模型107

5.3.5组分输运和反应模型108

5.3.6离散相模型110

5.3.7凝固和融化模型111

5.3.8气动噪声模型111

5.4材料性质设定112

5.4.1物性参数112

5.4.2参数设定113

5.5边界条件设定116

5.5.1边界条件分类116

5.5.2边界条件设置117

5.5.3常用边界条件类型119

5.6求解控制参数设定136

5.6.1求解方法设置136

5.6.2松弛因子设置138

5.6.3求解极限设置138

5.7初始条件设定139

5.7.1定义全局初始条件139

5.7.2定义局部区域初始值140

5.8求解设定141

5.8.1求解设置141

5.8.2求解过程监视143

5.9本章小结146

第6章 计算结果后处理147

6.1 Fluent的后处理功能147

6.1.1创建表面147

6.1.2图形及可视化技术148

6.1.3动画技术151

6.2 CFD-Post后处理器152

6.2.1启动后处理器152

6.2.2工作界面152

6.2.3创建位置153

6.2.4创建对象163

6.2.5创建数据169

6.3本章小结171

第7章 稳态和非稳态模拟实例172

7.1管内稳态流动172

7.1.1案例介绍172

7.1.2启动Fluent并导入网格173

7.1.3定义求解器174

7.1.4定义模型174

7.1.5设置材料175

7.1.6边界条件175

7.1.7设置计算域177

7.1.8求解控制177

7.1.9初始条件178

7.1.10求解过程监视178

7.1.11计算求解179

7.1.12结果后处理179

7.2喷嘴内瞬态流动180

7.2.1案例介绍180

7.2.2启动Fluent并导入网格181

7.2.3定义求解器182

7.2.4定义模型182

7.2.5设置材料183

7.2.6边界条件183

7.2.7求解控制184

7.2.8初始条件185

7.2.9求解过程监视185

7.2.10网格自适应186

7.2.11计算求解187

7.2.12结果后处理187

7.2.13瞬态计算189

7.2.14瞬态计算结果189

7.3本章小结191

第8章 内部流动分析实例192

8.1圆管内气体的流动192

8.1.1案例介绍192

8.1.2启动Fluent并导入网格193

8.1.3定义求解器193

8.1.4定义模型194

8.1.5设置材料194

8.1.6边界条件195

8.1.7求解控制195

8.1.8初始条件196

8.1.9求解过程监视197

8.1.10计算求解197

8.1.11结果后处理197

8.2三通内水的流动199

8.2.1案例介绍199

8.2.2启动Fluent并导入网格199

8.2.3定义求解器200

8.2.4定义模型201

8.2.5设置材料202

8.2.6设置区域条件202

8.2.7边界条件203

8.2.8求解控制204

8.2.9初始条件205

8.2.10求解过程监视205

8.2.11计算求解208

8.2.12结果后处理208

8.3本章小结210

第9章 外部流动分析实例211

9.1圆柱绕流211

9.1.1案例介绍211

9.1.2启动Fluent并导入网格211

9.1.3定义求解器212

9.1.4定义模型213

9.1.5设置材料213

9.1.6边界条件214

9.1.7求解控制215

9.1.8初始条件215

9.1.9求解过程监视216

9.1.10计算求解217

9.1.11结果后处理217

9.1.12定义求解器修改218

9.1.13求解控制修改218

9.1.14计算求解219

9.1.15 求解控制修改220

9.1.16计算求解220

9.1.17结果后处理220

9.2机翼超音速流动222

9.2.1案例介绍222

9.2.2启动Fluent并导入网格222

9.2.3定义求解器223

9.2.4定义模型223

9.2.5设置材料224

9.2.6边界条件225

9.2.7求解控制225

9.2.8初始条件226

9.2.9求解过程监视226

9.2.10计算求解227

9.2.11结果后处理229

9.3本章小结232

第10章 多相流分析实例233

10.1自由表面流动233

10.1.1案例介绍233

10.1.2启动Fluent并导入网格234

10.1.3定义求解器234

10.1.4定义湍流模型234

10.1.5设置材料235

10.1.6定义多相流模型236

10.1.7求解控制237

10.1.8初始条件237

10.1.9求解过程监视238

10.1.10动画设置239

10.1.11计算求解240

10.1.12结果后处理240

10.2水罐内多相流动241

10.2.1案例介绍241

10.2.2启动Fluent并导入网格242

10.2.3定义求解器243

10.2.4定义湍流模型243

10.2.5设置材料244

10.2.6定义多相流模型245

10.2.7边界条件246

10.2.8求解控制248

10.2.9初始条件248

10.2.10计算结果输出设置250

10.2.11定义计算活动250

10.2.12求解过程监视251

10.2.13动画设置252

10.2.14计算求解253

10.2.15 结果后处理254

10.3本章小结254

第11章 离散相分析实例255

11.1反应器内粒子流动255

11.1.1案例介绍255

11.1.2启动Fluent并导入网格256

11.1.3定义求解器257

11.1.4定义湍流模型257

11.1.5边界条件258

11.1.6定义离散相模型259

11.1.7修改边界条件260

11.1.8设置材料261

11.1.9求解控制261

11.1.10初始条件262

11.1.11求解过程监视262

11.1.12计算求解263

11.1.13结果后处理263

11.2喷嘴内粒子流动265

11.2.1案例介绍265

11.2.2启动Fluent并导入网格265

11.2.3定义求解器266

11.2.4定义模型266

11.2.5设置材料267

11.2.6边界条件268

11.2.7求解控制271

11.2.8初始条件271

11.2.9求解过程监视272

11.2.10计算求解272

11.2.11结果后处理272

11.2.12定义离散相模型276

11.2.13修改材料设置277

11.2.14计算求解278

11.2.15 结果后处理278

11.3本章小结279

第12章 传热流动分析实例280

12.1芯片传热分析280

12.1.1案例介绍280

12.1.2启动Fluent并导入网格281

12.1.3定义求解器282

12.1.4定义模型282

12.1.5设置材料283

12.1.6设置区域条件283

12.1.7边界条件284

12.1.8求解控制287

12.1.9初始条件287

12.1.10求解过程监视287

12.1.11计算求解289

12.1.12结果后处理289

12.1.13网格自适应291

12.1.14计算求解294

12.1.15 结果后处理295

12.2车灯传热分析297

12.2.1案例介绍297

12.2.2启动Fluent并导入网格297

12.2.3定义求解器298

12.2.4定义模型299

12.2.5设置材料299

12.2.6设置区域条件301

12.2.7边界条件302

12.2.8求解控制306

12.2.9初始条件307

12.2.10求解过程监视308

12.2.11计算求解310

12.2.12结果后处理311

12.3本章小结312

第13章 多孔介质和气动噪音分析实例313

13.1催化转换器内多孔介质流动313

13.1.1案例介绍313

13.1.2启动Fluent并导入网格314

13.1.3定义求解器315

13.1.4定义湍流模型315

13.1.5设置材料316

13.1.6设置计算域316

13.1.7边界条件317

13.1.8求解控制318

13.1.9初始条件319

13.1.10求解过程监视319

13.1.11计算求解320

13.1.12结果后处理321

13.2圆柱外气动噪声模拟325

13.2.1案例介绍325

13.2.2启动Fluent并导入网格326

13.2.3定义求解器327

13.2.4定义湍流模型327

13.2.5设置材料328

13.2.6边界条件328

13.2.7求解控制329

13.2.8初始条件329

13.2.9求解过程监视330

13.2.10计算求解330

13.2.11定义声学模型331

13.2.12计算求解332

13.2.13结果后处理332

13.3本章小结334

第14章 化学反应分析实例335

14.1多相流燃烧模拟335

14.1.1案例介绍335

14.1.2启动Fluent并导入网格335

14.1.3定义求解器336

14.1.4定义湍流模型336

14.1.5定义多相流模型337

14.1.6定义多组分模型337

14.1.7设置材料338

14.1.8导入UDF文件344

14.1.9边界条件346

14.1.10求解控制348

14.1.11初始条件348

14.1.12求解过程监视348

14.1.13计算求解349

14.1.14结果后处理350

14.2表面化学反应模拟351

14.2.1案例介绍351

14.2.2启动Fluent并导入网格352

14.2.3定义求解器353

14.2.4定义能量模型354

14.2.5定义多组分模型354

14.2.6设置材料355

14.2.7边界条件358

14.2.8求解控制362

14.2.9初始条件363

14.2.10求解过程监视363

14.2.11计算求解364

14.2.12结果后处理364

14.3本章小结367

第15章 动网格分析实例368

15.1理论基础368

15.1.1基本思路368

15.1.2基本设置369

15.2阀门运动370

15.2.1案例介绍371

15.2.2启动Fluent并导入网格371

15.2.3定义求解器372

15.2.4定义模型372

15.2.5设置材料373

15.2.6边界条件374

15.2.7设置分界面374

15.2.8动网格设置375

15.2.9求解控制378

15.2.10初始条件378

15.2.11求解过程监视378

15.2.12计算求解379

15.2.13结果后处理379

15.3风力涡轮机分析1380

15.3.1案例介绍380

15.3.2启动Fluent并导入网格381

15.3.3定义求解器382

15.3.4定义模型382

15.3.5设置材料383

15.3.6边界条件383

15.3.7设置分界面385

15.3.8动网格设置386

15.3.9求解控制387

15.3.10初始条件387

15.3.11求解过程监视388

15.3.12计算结果输出设置388

15.3.13计算求解388

15.3.14结果后处理389

15.4风力涡轮机分析2390

15.4.1定义求解器390

15.4.2动网格设置390

15.4.3动画设置392

15.4.4计算求解393

15.4.5结果后处理393

15.5本章小结394

第16章 Fluent在Workbench中的应用395

16.1圆管内气体的流动395

16.1.1案例介绍395

16.1.2启动Workbench并建立分析项目395

16.1.3导入几何体396

16.1.4划分网格397

16.1.5定义模型400

16.1.6边界条件401

16.1.7求解控制401

16.1.8初始条件402

16.1.9求解过程监视402

16.1.10计算求解403

16.1.11结果后处理403

16.1.12保存与退出405

16.2三通内气体的流动405

16.2.1案例介绍406

16.2.2启动Workbench并建立分析项目406

16.2.3导入几何体407

16.2.4划分网格408

16.2.5定义模型410

16.2.6边界条件411

16.2.7求解控制412

16.2.8初始条件412

16.2.9求解过程监视413

16.2.10计算求解413

16.2.11结果后处理414

16.2.12保存与退出416

16.3探头外空气流动416

16.3.1案例介绍416

16.3.2启动Workbench并建立分析项目417

16.3.3导入几何体417

16.3.4划分网格417

16.3.5定义模型419

16.3.6边界条件420

16.3.7求解控制421

16.3.8初始条件421

16.3.9求解过程监视422

16.3.10计算求解422

16.3.11结果后处理423

16.3.12保存与退出425

16.4本章小结425

参考文献426