目 錄

第一部分 基礎(chǔ)知識(shí)

第1章 流體力學(xué)基礎(chǔ) 1
1.1 基本概念 2
1.2 流體流動(dòng)的分類 5
1.3 邊界層和物體阻力 5
1.4 層流和湍流 6
1.5 流體流動(dòng)的控制方程 7
1.6 邊界條件 8
1.7 流體力學(xué)專業(yè)詞匯 9
1.8 本章小結(jié) 12
第2章 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ) 13
2.1 計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展 14
2.2 計(jì)算流體力學(xué)的求解過(guò)程 15
2.3 數(shù)值模擬方法和分類 15
2.4 有限體積法的基本思想 17
2.5 有限體積法的求解方法 18
2.6 計(jì)算流體力學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域 20
2.7 本章小結(jié) 20
第3章 Fluent簡(jiǎn)介 21
3.1 Fluent概述 22
3.2 Fluent的軟件結(jié)構(gòu) 22
3.2.1 Fluent啟動(dòng) 23
3.2.2 Fluent用戶界面 25
3.2.3 Fluent文件的讀入與
輸出 27
3.3 Fluent軟件特點(diǎn) 31
3.4 Fluent求解步驟 33
3.4.1 制訂分析方案 34
3.4.2 求解步驟 34
3.5 Fluent使用的文件類型 35
3.6 Fluent 2024新功能介紹 36
3.7 本章小結(jié) 40
第4章 生成網(wǎng)格 41
4.1 網(wǎng)格生成概述 42
4.1.1 網(wǎng)格劃分技術(shù) 42
4.1.2 網(wǎng)格類型 42
4.2 ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格劃分 43
4.2.1 工作流程 44
4.2.2 ICEM CFD的文件類型 44
4.2.3 ICEM CFD的用戶界面 45
4.2.4 ANSYS ICEM CFD
基本用法 46
4.2.5 ANSYS ICEM CFD
實(shí)例分析 72
4.3 Meshing模式 83
4.3.1 啟動(dòng)Meshing模式 83
4.3.2 導(dǎo)入模型 84
4.3.3 網(wǎng)格設(shè)置 85
4.3.4 切換到Solution模式 87
4.4 GAMBIT網(wǎng)格劃分 87
4.4.1 GAMBIT生成網(wǎng)格的
步驟 87
4.4.2 GAMBIT圖形用戶界面 89
4.4.3 GAMBIT菜單命令 90
4.4.4 幾何建模 91
4.4.5 網(wǎng)格劃分 93
4.4.6 設(shè)定區(qū)域類型 95
4.5 本章小結(jié) 98
第5章 Fluent計(jì)算設(shè)置 99
5.1 網(wǎng)格導(dǎo)入與工程項(xiàng)目保存 100
5.1.1 啟動(dòng)Fluent 100
5.1.2 網(wǎng)格導(dǎo)入 101
5.1.3 網(wǎng)格質(zhì)量檢查 101
5.1.4 顯示網(wǎng)格 102
5.1.5 修改網(wǎng)格 103
5.1.6 光順網(wǎng)格與交換單元面 106
5.1.7 項(xiàng)目保存 107
5.2 設(shè)置求解器及操作條件 107
5.2.1 求解器設(shè)置 107
5.2.2 操作條件設(shè)置 108
5.3 物理模型設(shè)定 109
5.3.1 多相流模型 110
5.3.2 能量方程 112
5.3.3 湍流模型 112
5.3.4 輻射模型 115
5.3.5 組分輸運(yùn)和反應(yīng)模型 116
5.3.6 離散項(xiàng)模型 118
5.3.7 凝固和熔化模型 119
5.3.8 氣動(dòng)噪聲模型 119
5.4 材料性質(zhì)設(shè)定 120
5.4.1 物性參數(shù) 120
5.4.2 參數(shù)設(shè)定 121
5.5 邊界條件設(shè)定 123
5.5.1 邊界條件分類 123
5.5.2 邊界條件設(shè)置 124
5.5.3 常用邊界條件類型 127
5.6 求解控制參數(shù)設(shè)定 142
5.6.1 求解方法設(shè)置 142
5.6.2 松弛因子設(shè)置 144
5.6.3 求解極限設(shè)置 145
5.7 初始條件設(shè)定 146
5.7.1 定義全局初始條件 146
5.7.2 定義局部區(qū)域初始值 147
5.8 求解設(shè)定 148
5.8.1 求解設(shè)置 148
5.8.2 求解過(guò)程監(jiān)視 149
5.9 本章小結(jié) 153
第6章 計(jì)算結(jié)果后處理 154
6.1 Fluent后處理功能 155
6.1.1 創(chuàng)建表面 155
6.1.2 圖形及可視化技術(shù) 156
6.1.3 動(dòng)畫技術(shù) 158
6.2 CFD-Post后處理器 159
6.2.1 啟動(dòng)后處理器 159
6.2.2 工作界面 160
6.2.3 創(chuàng)建位置 161
6.2.4 創(chuàng)建對(duì)象 171
6.2.5 創(chuàng)建數(shù)據(jù) 178
6.3 Tecplot使用介紹 179
6.3.1 工作界面 179
6.3.2 Tecplot數(shù)據(jù)格式 183
6.3.3 Tecplot基本操作 184
6.4 本章小結(jié) 186



第二部分 功能應(yīng)用

第7章 動(dòng)網(wǎng)格問(wèn)題的數(shù)值模擬 187
7.1 動(dòng)網(wǎng)格問(wèn)題概述 188
7.2 齒輪泵的動(dòng)態(tài)模擬 189
7.2.1 案例簡(jiǎn)介 189
7.2.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 189
7.2.3 求解計(jì)算 195
7.2.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 197
7.3 水波的動(dòng)態(tài)模擬 200
7.3.1 案例簡(jiǎn)介 200
7.3.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 200
7.3.3 求解計(jì)算 206
7.3.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 208
7.4 鉆頭運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)模擬 209
7.4.1 案例簡(jiǎn)介 209
7.4.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 210
7.4.3 求解計(jì)算 215
7.4.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 217
7.5 本章小結(jié) 219
第8章 組分傳輸與燃燒 220
8.1 組分傳輸與燃燒概述 221
8.2 爆炸燃燒的數(shù)值模擬 223
8.2.1 案例簡(jiǎn)介 223
8.2.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 223
8.2.3 求解計(jì)算 226
8.2.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 230
8.3 石油燃燒的數(shù)值模擬 231
8.3.1 案例簡(jiǎn)介 231
8.3.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 231
8.3.3 求解計(jì)算 239
8.3.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 240
8.4 燃?xì)鉅t內(nèi)燃燒的數(shù)值模擬 242
8.4.1 案例簡(jiǎn)介 242
8.4.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 242
8.4.3 求解計(jì)算 248
8.4.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 250
8.5 壁面反應(yīng)數(shù)值模擬 251
8.5.1 案例簡(jiǎn)介 251
8.5.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 251
8.5.3 求解計(jì)算 256
8.5.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 258
8.6 本章小結(jié) 259
第9章 多孔介質(zhì)數(shù)值模擬 260
9.1 多孔介質(zhì)模型概述 261
9.2 多孔介質(zhì)燃燒的數(shù)值模擬 262
9.2.1 案例簡(jiǎn)介 262
9.2.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 262
9.2.3 求解計(jì)算 266
9.2.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 268
9.3 本章小結(jié) 269
第10章 多相流模型 270
10.1 多相流概述 271
10.2 氣穴現(xiàn)象的數(shù)值模擬 273
10.2.1 案例簡(jiǎn)介 273
10.2.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 273
10.2.3 求解計(jì)算 278
10.2.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 280

10.3 水中氣泡破碎過(guò)程的
數(shù)值模擬 281
10.3.1 案例簡(jiǎn)介 281
10.3.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 281
10.3.3 求解計(jì)算 285
10.3.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 289
10.4 本章小結(jié) 291
第11章 離散相的數(shù)值模擬 292
11.1 離散相模型概述 293
11.2 噴霧干燥過(guò)程的數(shù)值模擬 294
11.2.1 案例簡(jiǎn)介 294
11.2.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 294
11.2.3 求解計(jì)算 299
11.2.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 301
11.3 彎管磨損的數(shù)值模擬 303
11.3.1 案例簡(jiǎn)介 303
11.3.2 Fluent求解計(jì)算設(shè)置 304
11.3.3 求解計(jì)算 308
11.3.4 計(jì)算結(jié)果后處理及
分析 310
11.4 本章小結(jié) 312

第三部分 行業(yè)應(yīng)用

第12章 建筑行業(yè)中的應(yīng)用 313
12.1 高層建筑室外通風(fēng)數(shù)值
模擬 314
12.1.1 案例介紹 314
12.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 314
12.1.3 定義求解器 315
12.1.4 定義模型 316
12.1.5 設(shè)置材料 316
12.1.6 邊界條件 317
12.1.7 求解控制 319
12.1.8 初始條件 320
12.1.9 求解過(guò)程監(jiān)視 320
12.1.10 計(jì)算求解 320
12.1.11 結(jié)果后處理 321
12.2 室內(nèi)通風(fēng)模擬分析 323
12.2.1 案例介紹 323
12.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 323
12.2.3 定義求解器 324
12.2.4 定義模型 325
12.2.5 設(shè)置材料 326
12.2.6 邊界條件 326
12.2.7 求解控制 328
12.2.8 初始條件 328
12.2.9 求解過(guò)程監(jiān)視 329
12.2.10 計(jì)算求解 330
12.2.11 結(jié)果后處理 330
12.3 本章小結(jié) 334
第13章 機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 335
13.1 閥門運(yùn)動(dòng) 336
13.1.1 案例介紹 336
13.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 336
13.1.3 定義求解器 337
13.1.4 定義模型 338
13.1.5 設(shè)置材料 338
13.1.6 邊界條件 339
13.1.7 設(shè)置分界面 340
13.1.8 動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置 341
13.1.9 求解控制 343
13.1.10 初始條件 343
13.1.11 求解過(guò)程監(jiān)視 344
13.1.12 計(jì)算求解 344
13.1.13 結(jié)果后處理 345
13.2 風(fēng)力渦輪機(jī)分析 346
13.2.1 案例介紹 346
13.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 347
13.2.3 定義求解器 347
13.2.4 定義模型 348
13.2.5 設(shè)置材料 348
13.2.6 邊界條件 349
13.2.7 設(shè)置分界面 351
13.2.8 動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置 352
13.2.9 求解控制 353
13.2.10 初始條件 353
13.2.11 求解過(guò)程監(jiān)視 354
13.2.12 計(jì)算結(jié)果輸出設(shè)置 354
13.2.13 計(jì)算求解 355
13.2.14 結(jié)果后處理 355
13.3 本章小結(jié) 356
第14章 航空航天行業(yè)中的應(yīng)用 357
14.1 火箭發(fā)射 358
14.1.1 案例介紹 358
14.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 358
14.1.3 設(shè)置分界面 360
14.1.4 定義求解器 361
14.1.5 定義模型 362
14.1.6 設(shè)置材料 363
14.1.7 邊界條件 364
14.1.8 動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置 366
14.1.9 求解控制 372
14.1.10 初始條件 372
14.1.11 求解過(guò)程監(jiān)視 373
14.1.12 計(jì)算求解 374
14.1.13 結(jié)果后處理 374
14.2 機(jī)翼超音速流動(dòng) 376
14.2.1 案例介紹 376
14.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 376
14.2.3 定義求解器 377
14.2.4 定義模型 378
14.2.5 設(shè)置材料 378
14.2.6 邊界條件 379
14.2.7 求解控制 380
14.2.8 初始條件 380
14.2.9 求解過(guò)程監(jiān)視 380
14.2.10 計(jì)算求解 381
14.2.11 結(jié)果后處理 383
14.3 本章小結(jié) 387
第15章 水利海洋工程中的應(yīng)用 388
15.1 自由表面流動(dòng) 389
15.1.1 案例介紹 389
15.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 389
15.1.3 定義求解器 390
15.1.4 定義湍流模型 390
15.1.5 設(shè)置材料 391
15.1.6 定義多相流模型 391
15.1.7 求解控制 393
15.1.8 初始條件 393
15.1.9 求解過(guò)程監(jiān)視 394
15.1.10 動(dòng)畫設(shè)置 394
15.1.11 計(jì)算求解 396
15.1.12 結(jié)果后處理 396
15.2 凸臺(tái)繞流 398
15.2.1 案例介紹 398
15.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 398
15.2.3 定義求解器 399
15.2.4 定義湍流模型 400
15.2.5 設(shè)置材料 400
15.2.6 定義多相流模型 401
15.2.7 邊界條件 402
15.2.8 求解控制 405
15.2.9 初始條件 405
15.2.10 計(jì)算結(jié)果輸出設(shè)置 407
15.2.11 求解過(guò)程監(jiān)視 408
15.2.12 動(dòng)畫設(shè)置 408
15.2.13 計(jì)算求解 409
15.2.14 結(jié)果后處理 410
15.3 本章小結(jié) 415
第16章 汽車行業(yè)中的應(yīng)用 416
16.1 催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)多孔介質(zhì)
流動(dòng) 417
16.1.1 案例介紹 417
16.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 417
16.1.3 定義求解器 418
16.1.4 定義湍流模型 419
16.1.5 設(shè)置材料 419
16.1.6 設(shè)置計(jì)算域 420
16.1.7 邊界條件 421
16.1.8 求解控制 422
16.1.9 初始條件 423
16.1.10 求解過(guò)程監(jiān)視 423
16.1.11 計(jì)算求解 424
16.1.12 結(jié)果后處理 424
16.2 車燈傳熱分析 429
16.2.1 案例介紹 429
16.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 429
16.2.3 定義求解器 430
16.2.4 定義模型 431
16.2.5 設(shè)置材料 431
16.2.6 設(shè)置區(qū)域條件 433
16.2.7 邊界條件 434
16.2.8 求解控制 438
16.2.9 初始條件 439
16.2.10 求解過(guò)程監(jiān)視 439
16.2.11 計(jì)算求解 442
16.2.12 結(jié)果后處理 443
16.3 本章小結(jié) 444
第17章 能源化工行業(yè)中的應(yīng)用 445
17.1 反應(yīng)器內(nèi)粒子流動(dòng) 446
17.1.1 案例介紹 446
17.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 446
17.1.3 定義求解器 447
17.1.4 定義湍流模型 447
17.1.5 邊界條件 448
17.1.6 定義離散相模型 449
17.1.7 修改邊界條件 451
17.1.8 設(shè)置材料 451
17.1.9 求解控制 452
17.1.10 初始條件 452
17.1.11 求解過(guò)程監(jiān)視 453
17.1.12 計(jì)算求解 453
17.1.13 結(jié)果后處理 454
17.2 表面化學(xué)反應(yīng)模擬 456
17.2.1 案例介紹 456
17.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 456
17.2.3 定義求解器 457
17.2.4 定義能量模型 458
17.2.5 定義多組分模型 458
17.2.6 設(shè)置材料 459
17.2.7 邊界條件 462
17.2.8 求解控制 467
17.2.9 初始條件 468
17.2.10 求解過(guò)程監(jiān)視 468
17.2.11 計(jì)算求解 469
17.2.12 結(jié)果后處理 469
17.3 本章小結(jié) 473
第18章 電器行業(yè)中的應(yīng)用 474
18.1 芯片傳熱分析 475
18.1.1 案例介紹 475
18.1.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 475
18.1.3 定義求解器 476
18.1.4 定義模型 477
18.1.5 設(shè)置材料 477
18.1.6 設(shè)置區(qū)域條件 478
18.1.7 邊界條件 479
18.1.8 求解控制 481
18.1.9 初始條件 481
18.1.10 求解過(guò)程監(jiān)視 482
18.1.11 計(jì)算求解 483
18.1.12 結(jié)果后處理 483
18.1.13 網(wǎng)格自適應(yīng) 485
18.1.14 計(jì)算求解 489
18.1.15 結(jié)果后處理 489
18.2 固體燃料電池分析 491
18.2.1 案例介紹 491
18.2.2 啟動(dòng)Fluent并導(dǎo)入
網(wǎng)格 492
18.2.3 定義求解器 493
18.2.4 定義模型 494
18.2.5 設(shè)置材料 497
18.2.6 設(shè)置區(qū)域條件 499
18.2.7 邊界條件 501
18.2.8 求解控制 502
18.2.9 初始條件 503
18.2.10 求解過(guò)程監(jiān)視 504
18.2.11 計(jì)算求解 504
18.2.12 結(jié)果后處理 504
18.3 本章小結(jié) 507