ANSYS Fluent 流体数值计算方法与实例

　　学习CFD课程或Fluent软件的参考书。 

　　本书基于ANSYS Fluent软件介绍工程流体数值计算的理论基础与实现方法，内容包括CFD技术的基本概念和理论基础知识、建模方法以及CFD分析方法，涉及湍流、传热、动网格、多相流、旋转机械流动分析等内容，并提供一系列典型例题的建模和计算过程。本书的一个写作特点是基于ANSYS Workbench中的Fluent分析流程来组织相关内容，系统介绍了建立分析流程、几何建模、网格划分、Fluent求解及后处理等过程，结合算例对相关的集成组件的使用方法和操作要点进行了全面的讲解。
　　本书适合于作为工科专业高年级本科生或研究生学习CFD课程或Fluent软件的参考书，也可以供从事CFD分析的技术人员学习CFD技术或Fluent软件时参考。

　　王海彦,毕业于太原理工大学，大学学历，高级工程师，主要从事给排水专业设计，主持山西盂县三馆、阳泉市移动通信大楼的给排水工程设计，在《山西建筑》发表论文4篇，曾参与05S8《管道及设备防腐保温》标准图集编制，作为主要负责人参与 12S10《管道支架，吊架》标准图集的编制工作。刘永刚，毕业于湖南大学，大学学历，高级工程师，主要从事给排水、采暖专业设计。主持德业居项目的给排水、采暖工程设计及阳泉市一院病房楼暖通设计，在《山西建筑》发表论文3篇。曾参与05S8《管道及设备防腐保温》及12S10《管道支架，吊架》等标准图集的编制。

第1章  CFD分析的基本概念和原理
  1.1  CFD技术及其发展应用概述
  1.2  流动的基本概念和方程
  1.3  CFD算法的基本原理及常用算法简介
第2章  ANSYS Fluent功能简介及分析流程
  2.1  ANSYS Fluent软件功能简介
  2.2  ANSYS Workbench环境及CFD分析流程
第3章  CFD分析几何建模技术
  3.1  ANSYS DM的功能、界面及基本使用
  3.2  DM几何模型的创建、导入与编辑修复
  3.3  命名选择集、几何分析工具及参数化建模
第4章  CFD网格划分技术
  4.1  ANSYS Mesh的操作界面及基本使用
  4.2  划分方法选项、网格划分及质量检查
  4.3  Mesh参数化及Named Selections的使用
第5章  Fluent流体分析界面及使用
  5.1  Fluent软件的启动器及操作界面
  5.2  Fluent的物理设置选项
  5.3  Fluent的求解控制选项
第6章  Fluent计算结果的后处理
  6.1  Fluent自带后处理功能的使用
  6.2  CFD-Post后处理器的使用
第7章  流动模拟例题：黏性流体的圆柱绕流
  7.1  问题描述
  7.2  创建分析模型
  7.3  求解及后处理
第8章  流动及传热模拟例题：混合弯管
  8.1  问题描述
  8.2  建立分析模型
  8.3  求解及后处理
第9章  动网格技术例题：球阀
  9.1  问题描述
  9.2  创建分析模型
  9.3  求解及后处理
第10章  多相流的数值模拟例题
  10.1  VOF模型应用例题：打印机喷墨过程模拟
  lO.2  Mixture模型应用案例：气穴现象
第11章  MRF及SMM技术应用
  11.1  运动域流动问题分析的方法
  11.2  二维搅拌器流场的数值模拟
  11.3  三维双层搅拌设备流场的数值模拟
参考文献

 

　　本书基于ANSYS Fluent软件系统介绍了工程流体数值计算的实现方法，内容包括CFD技术的基本概念和理论基础知识、建模方法、Fluent计算模型及求解方法，涉及湍流、传热、动网格、多相流、旋转机械流动分析等分析模型或技术，各章还提供了一系列典型计算例题，给出具体的建模、计算、后处理过程。本书的一大特点是围绕ANSYS Workbench中基于Fluent的流体分析流程来组织相关内容，系统介绍了创建分析流程、几何模型及处理、网格划分、物理模型、分析选项设置、迭代求解以及计算结果后处理相关的各集成组件程序的使用方法和操作要点。本书中所有的例题都是基于Workbench平台上的标准流程进行操作，前处理的几何建模及划分网格方面都统一采用ANSYS DM模块及ANSYS Mesh模块；分析设置及求解在Fluent界面中进行；后处理则统一采用CFDPost后处理器，部分例题也结合采用了Fluent软件自带的后处理功能。
　　本书各章的内容安排如下：
　　第1章介绍流体力学的主要基本概念和方程、CFD分析的一般流程、常用的CFD分析算法的原理等，其中重点介绍了有限体积法，在此基础上对Fluent求解器采用的几种算法进行了简要的介绍。第2章介绍了Fluent软件的功能、Workbench环境的技术特点及基本使用以及在Workbench中基于ANSYS Fluent进行CFD分析的流程。第3章介绍了CFD几何建模以及模型处理工具ANSYS DM的建模及模型处理方法。第4章介绍了基于ANSYS Mesh的CFD分析网格划分技术，包括网格参数控制及划分方法、质量评价等内容，还介绍了与后续分析边界条件设定相关的Named Selection功能。第5章介绍了Fluent流体分析软件界面的基本使用、物理模型及求解控制方法。第6章介绍了Fluent的两种后处理方法，即：Fluent自带后处理功能以及CFDPost专用后处理组件。第7章为一般流动模拟问题举例，结合圆柱绕流问题介绍了一般流动问题的分析方法和要点。第8章为流动及换热分析实例，给出了一个冷热水混合弯管流动的例题。第9章为动网格技术应用例题，结合例题介绍了Profile的使用。第10章为多相流动数值模拟例题，涉及VOF及Mixture等常用的多相流分析模型的使用方法及UDF技术的使用。第11章介绍了旋转机械流动分析中的两种方法：MRF方法及滑移网格方法，并给出了二维、三维分析的具体算例。
　　本书可作为工科专业高年级本科生或研究生学习CFD课程或Fluent软件的参考书，也可以供从事CFD分析的相关专业的工程技术人员学习CFD技术或Fluent软件时参考。
　　本书由王海彦、刘永刚等编著，参与本书例题测试和文字处理工作的还有胡凡金、李冬、王睿、熊令芳、张永刚、夏峰等，是大家的共同努力和辛苦工作，才使本书得以顺利编写完成。此外，还要感谢中国铁道出版社陈小刚编辑对本书的支持和帮助。
　　由于CFD技术涉及面广，加上成书仓促以及作者认识水平的不足，本书的不当和错误之处在所难免，恳请读者批评指正。