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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6

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11

1.2.1计算流体力学的发展11

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14

1.2.5有限体积法的求解方法16

1.3计算流体力学应用领域17

1.4常用的CFD商用软件18

1.4.1PHOENICS18

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 FLUENT启动24

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 DesignModeler启动37

3.2.2 DesignModeler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42

3.4创建3D几何体43

3.4.1拉伸（Extrude）43

3.4.2旋转（Revolve）44

3.4.3扫掠（Sweep）44

3.4.4直接创建3D几何体（Primitives）45

3.4.5填充（Fill）和包围（Enclosure）45

3.5导入外部CAD文件47

3.6创建几何体的实例操作48

3.7本章小结52

第4章 生成网格53

4.1网格生成概述53

4.1.1网格划分技术53

4.1.2网格类型53

4.2 ANSYS ICEM CFD简介54

4.2.1工作流程55

4.2.2 ICEM CFD的文件类型56

4.2.3 ICEM CFD的用户界面56

4.3 ANSYS ICEM CFD基本用法57

4.3.1几何模型的创建57

4.3.2几何文件导入61

4.3.3网格生成61

4.3.4块的生成71

4.3.5网格编辑76

4.3.6网格输出84

4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析85

4.4.1启动ICEM CFD并建立分析项目85

4.4.2导入几何模型85

4.4.3模型建立86

4.4.4生成块89

4.4.5网格生成95

4.4.6网格质量检查96

4.4.7网格输出97

4.5 ANSYS FLUENT的Meshing模式简介98

4.5.1启动Meshing模式98

4.5.2导入模型99

4.5.3网格设置100

4.5.4切换到Solution模式102

4.6本章小结102

第5章FLUENT计算设置103

5.1网格导入与工程项目保存103

5.1.1启动FLUENT103

5.1.2网格导入104

5.1.3网格质量检查104

5.1.4显示网格105

5.1.5修改网格106

5.1.6光顺网格与交换单元面110

5.1.7项目保存110

5.2设置求解器及操作条件111

5.2.1求解器设置111

5.2.2操作条件设置112

5.3物理模型设定113

5.3.1多相流模型113

5.3.2能量方程115

5.3.3湍流模型115

5.3.4辐射模型118

5.3.5组分输运和反应模型119

5.3.6离散相模型121

5.3.7凝固和融化模型122

5.3.8气动噪声模型123

5.4材料性质设定123

5.4.1物性参数124

5.4.2参数设定125

5.5边界条件设定127

5.5.1边界条件分类127

5.5.2边界条件设置128

5.5.3常用边界条件类型130

5.6求解控制参数设定148

5.6.1求解方法设置148

5.6.2松弛因子设置150

5.6.3求解极限设置151

5.7初始条件设定151

5.7.1定义全局初始条件152

5.7.2定义局部区域初始值153

5.8求解设定154

5.8.1求解设置154

5.8.2求解过程监视156

5.9本章小结159

第6章 计算结果后处理160

6.1FLUENT后处理功能160

6.1.1创建表面160

6.1.2图形及可视化技术161

6.1.3动画技术164

6.2 CFD-Post后处理器165

6.2.1启动后处理器165

6.2.2工作界面166

6.2.3创建位置167

6.2.4创建对象178

6.2.5创建数据184

6.3本章小结186

第7章 稳态和非稳态模拟实例187

7.1管内稳态流动187

7.1.1案例介绍187

7.1.2启动FLUENT并导入网格188

7.1.3定义求解器189

7.1.4定义模型189

7.1.5设置材料190

7.1.6边界条件191

7.1.7设置计算域192

7.1.8求解控制193

7.1.9初始条件194

7.1.10求解过程监视194

7.1.11计算求解195

7.1.12结果后处理195

7.2喷嘴内瞬态流动196

7.2.1案例介绍196

7.2.2启动FLUENT并导入网格197

7.2.3定义求解器198

7.2.4定义模型199

7.2.5设置材料200

7.2.6边界条件200

7.2.7求解控制201

7.2.8初始条件202

7.2.9求解过程监视202

7.2.10网格自适应203

7.2.11计算求解203

7.2.12结果后处理204

7.2.13瞬态计算205

7.2.14瞬态计算结果207

7.3本章小结208

第8章 内部流动分析实例209

8.1圆管内气体的流动209

8.1.1案例介绍209

8.1.2启动FLUENT并导入网格209

8.1.3定义求解器210

8.1.4定义模型211

8.1.5设置材料211

8.1.6边界条件212

8.1.7求解控制213

8.1.8初始条件213

8.1.9求解过程监视213

8.1.10计算求解214

8.1.11结果后处理215

8.2三通内水的流动216

8.2.1案例介绍216

8.2.2启动FLUENT并导入网格217

8.2.3定义求解器218

8.2.4定义模型218

8.2.5设置材料219

8.2.6设置区域条件220

8.2.7边界条件221

8.2.8求解控制223

8.2.9初始条件224

8.2.10求解过程监视224

8.2.11计算求解226

8.2.12结果后处理226

8.3本章小结229

第9章 外部流动分析实例230

9.1圆柱绕流230

9.1.1案例介绍230

9.1.2启动FLUENT并导入网格230

9.1.3定义求解器231

9.1.4定义模型232

9.1.5设置材料232

9.1.6边界条件233

9.1.7求解控制234

9.1.8初始条件234

9.1.9求解过程监视235

9.1.10计算求解236

9.1.11结果后处理236

9.1.12定义求解器修改237

9.1.13求解控制修改237

9.1.14计算求解238

9.1.15求解控制修改239

9.1.16计算求解239

9.1.17结果后处理239

9.2机翼超音速流动241

9.2.1案例介绍241

9.2.2启动FLUENT并导入网格241

9.2.3定义求解器242

9.2.4定义模型242

9.2.5设置材料243

9.2.6边界条件244

9.2.7求解控制244

9.2.8初始条件245

9.2.9求解过程监视246

9.2.10计算求解246

9.2.11结果后处理248

9.3本章小结253

第10章 多相流分析实例254

10.1自由表面流动254

10.1.1案例介绍254

10.1.2启动FLUENT并导入网格254

10.1.3定义求解器255

10.1.4定义湍流模型256

10.1.5设置材料256

10.1.6定义多相流模型257

10.1.7求解控制258

10.1.8初始条件259

10.1.9求解过程监视260

10.1.10动画设置260

10.1.11计算求解262

10.1.12结果后处理262

10.2水罐内多相流动263

10.2.1案例介绍264

10.2.2启动FLUENT并导入网格264

10.2.3定义求解器265

10.2.4定义湍流模型265

10.2.5设置材料266

10.2.6定义多相流模型267

15.2.7边界条件268

10.2.8求解控制271

10.2.9初始条件271

10.2.10计算结果输出设置273

10.2.11定义计算活动273

10.2.12求解过程监视274

10.2.13动画设置275

10.2.14计算求解276

10.2.15结果后处理277

10.3本章小结277

第11章 离散相分析实例278

11.1反应器内粒子流动278

11.1.1案例介绍278

11.1.2启动FLUENT并导入网格278

11.1.3定义求解器280

11.1.4定义湍流模型280

11.1.5边界条件281

11.1.6定义离散相模型282

11.1.7修改边界条件284

11.1.8设置材料284

11.1.9求解控制285

11.1.10初始条件285

11.1.11求解过程监视285

11.1.12计算求解286

11.1.13结果后处理287

11.2喷嘴内粒子流动288

11.2.1案例介绍289

11.2.2启动FLUENT并导入网格289

11.2.3定义求解器290

11.2.4定义模型290

11.2.5设置材料292

11.2.6边界条件292

11.2.7求解控制296

11.2.8初始条件297

11.2.9求解过程监视297

11.2.10计算求解298

11.2.11结果后处理298

11.2.12定义离散相模型301

11.2.13修改材料设置303

11.2.14计算求解304

11.2.15结果后处理304

11.3本章小结305

第12章 传热流动分析实例306

12.1芯片传热分析306

12.1.1案例介绍306

12.1.2启动FLUENT并导入网格307

12.1.3定义求解器308

12.1.4定义模型308

12.1.5设置材料309

12.1.6设置区域条件310

12.1.7边界条件311

12.1.8求解控制313

12.1.9初始条件314

12.1.10求解过程监视314

12.1.11计算求解316

12.1.12结果后处理316

12.1.13网格自适应318

12.1.14计算求解322

12.1.15结果后处理322

12.2车灯传热分析324

12.2.1案例介绍325

12.2.2启动FLUENT并导入网格325

12.2.3定义求解器326

12.2.4定义模型327

12.2.5设置材料327

12.2.6设置区域条件328

12.2.7边界条件330

12.2.8求解控制334

12.2.9初始条件336

12.2.10求解过程监视336

12.2.11计算求解339

12.2.12结果后处理340

12.3本章小结342

第13章 多孔介质和气动噪音分析实例343

13.1催化转换器内多孔介质流动343

13.1.1案例介绍343

13.1.2启动FLUENT并导入网格344

13.1.3定义求解器345

13.1.4定义湍流模型345

13.1.5设置材料346

13.1.6设置计算域347

13.1.7边界条件348

13.1.8求解控制349

13.1.9初始条件350

13.1.10求解过程监视350

13.1.11计算求解351

13.1.12结果后处理352

13.2圆柱外气动噪声模拟357

13.2.1案例介绍357

13.2.2启动FLUENT并导入网格357

13.2.3定义求解器358

13.2.4定义湍流模型359

13.2.5设置材料359

13.2.6边界条件360

13.2.7求解控制361

13.2.8初始条件361

13.2.9求解过程监视362

13.2.10计算求解363

13.2.11定义声学模型364

13.2.12计算求解364

13.2.13结果后处理365

13.3本章小结367

第14章 化学反应分析实例368

14.1多相流燃烧模拟368

14.1.1案例介绍368

14.1.2启动FLUENT并导入网格369

14.1.3定义求解器369

14.1.4定义湍流模型370

14.1.5定义多相流模型370

14.1.6定义多组分模型371

14.1.7设置材料371

14.1.8导入UDF文件379

14.1.9边界条件380

14.1.10求解控制383

14.1.11初始条件383

14.1.12求解过程监视384

14.1.13计算求解385

14.1.14结果后处理386

14.2表面化学反应模拟387

14.2.1案例介绍387

14.2.2启动FLUENT并导入网格388

14.2.3定义求解器389

14.2.4定义能量模型390

14.2.5定义多组分模型390

14.2.6设置材料391

14.2.7边界条件394

14.2.8求解控制399

14.2.9初始条件400

14.2.10求解过程监视400

14.2.11计算求解401

14.2.12结果后处理401

14.3本章小结405

第15章 动网格分析实例406

15.1理论基础406

15.1.1基本思路406

15.1.2基本设置407

15.2阀门运动409

15.2.1案例介绍409

15.2.2启动FLUENT并导入网格409

15.2.3定义求解器411

15.2.4定义模型411

15.2.5设置材料412

15.2.6边界条件412

15.2.7设置分界面413

15.2.8动网格设置414

15.2.9求解控制417

15.2.10初始条件418

15.2.11求解过程监视418

15.2.12计算求解419

15.2.13结果后处理419

15.3风力涡轮机分析1421

15.3.1案例介绍421

15.3.2启动FLUENT并导入网格421

15.3.3定义求解器422

15.3.4定义模型423

15.3.5设置材料423

15.3.6边界条件424

15.3.7设置分界面425

15.3.8动网格设置426

15.3.9求解控制428

15.3.10初始条件428

15.3.11求解过程监视428

15.3.12计算结果输出设置429

15.3.13计算求解430

15.3.14结果后处理430

15.4风力涡轮机分析2432

15.4.1定义求解器432

15.4.2动网格设置432

15.4.3动画设置434

15.4.4计算求解435

15.4.5结果后处理436

15.5本章小结436

第16章 FLUENT在Workbench中的应用437

16.1圆管内气体的流动437

16.1.1案例介绍437

16.1.2启动Workbench并建立分析项目437

16.1.3导入几何体439

16.1.4划分网格440

16.1.5定义模型443

16.1.6边界条件444

16.1.7求解控制445

16.1.8初始条件445

16.1.9求解过程监视446

16.1.10计算求解446

16.1.11结果后处理447

16.1.12保存与退出449

16.2三通内气体的流动449

16.2.1案例介绍449

16.2.2启动Workbench并建立分析项目449

16.2.3导入几何体450

16.2.4划分网格452

16.2.5定义模型454

16.2.6边界条件455

16.2.7求解控制456

16.2.8初始条件457

16.2.9求解过程监视457

16.2.10计算求解458

16.2.11结果后处理458

16.2.12保存与退出461

16.3探头外空气流动461

16.3.1案例介绍461

16.3.2启动Workbench并建立分析项目461

16.3.3导入几何体462

16.3.4划分网格462

16.3.5定义模型465

16.3.6边界条件465

16.3.7求解控制466

16.3.8初始条件467

16.3.9求解过程监视467

16.3.10计算求解468

16.3.11结果后处理469

16.3.12保存与退出471

16.3本章小结471

参考文献472