描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302488132丛书名: CAX工程应用丛书
本书结构严谨、条理清晰、重点突出，非常适合广大Fluent初、中级读者学习使用，也可作为大中专院校、社会培训机构的教材以及工程技术人员的参考用书。
目 录
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
PHOENICS 19
1.4.2
STAR-CD 19
1.4.3
STAR-CCM 19
1.4.4
CFX 20
1.4.5
Fluent 21
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Fluent 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
启动DesignModeler 37
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Fluent 93
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1 380
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2 390
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
前 言
Fluent软件是目前国际上比较流行的商业CFD软件，只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题，都可以用Fluent进行求解。Fluent 17.0是目前ANSYS公司推出的版本。
Fluent具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面有着广泛的应用。例如，在石油天然气工业上的应用包括燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚集、多相流、管道流动等。
Fluent可计算的物理问题包括可压与不可压流体、耦合传热、热辐射、多相流、粒子输送过程、化学反应和燃烧问题。还拥有诸如气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大批复杂现象的使用模型。
1．本书特点
本书由从事多年Fluent工作的一线从业人员编写。在编写的过程中，不仅注重绘图技巧的介绍，还将重点讲解Fluent和工程实际的关系。本书主要有以下几个特色。
? 基础和实例讲解并重。本书既可作为Fluent初学者的学习教材，又可作为对Fluent有一定基础的用户制定工程问题分析方案、精通高级前后处理与求解技术的参考书。
? 内容详略得当。本书将编者10多年的CFD经验结合Fluent软件的各功能，从点到面，详细地讲解给读者。
? 信息量大。本书包含的内容全面，读者在学习的过程中不仅可以关注细节，而且可以从整体出发，了解CFD的分析流程，需要关注包括什么内容，注意什么细节。
? 结构清晰。本书结构清晰、由浅入深，从结构上主要分为基础部分和案例部分两大类，在讲解基础知识的过程中穿插实例的讲解，在综合介绍的过程中同步回顾重点的基础知识。
2．本书内容
全书由浅入深地讲解Fluent仿真计算的各种功能，从几何建模到网格划分，从计算求解到结果后处理，详细地讲解Fluent进行流体模拟计算的工作流程和计算方法。
本书主要分为两部分，共16章。内容包括Fluent基础和案例讲解部分，其中基础知识包括第1～6章，案例部分包括第7～16章，具体章节安排如下：
第1章 流体力学与计算流体力学基础
第2章 Fluent软件简介
第3章 创建几何模型
第4章 生成网格
第5章 Fluent计算设置
第6章 计算结果后处理
第7章 稳态和非稳态模拟实例
第8章 内部流动分析实例
第9章 外部流动分析实例
第10章 多相流分析实例
第11章 离散相分析实例
第12章 传热流动分析实例
第13章 多孔介质和气动噪音分析实例
第14章 化学反应分析实例
第15章 动网格分析实例
第16章 Fluent在Workbench中的应用
3．配套资源下载
本书配套资源提供的实例源文件可以使用Fluent打开，根据书中的介绍进行学习。下载配套资源请用微信扫描下述二维码：
在扫描二维码后会用手机打开下载页面，也可以将资源文件推送到自己的邮箱中。
如果下载有问题，请电子邮件联系[email protected]，邮件主题为“Fluent 17.0流体仿真从入门到精通配书资源”。
4. 读者对象
本书适合的读者对象如下：
? 从事流体计算的初学者
? 高等院校的教师和学生
? 相关培训机构的教师和学员
? Fluent爱好者
? 广大科研工作人员
5. 本书作者
本书主要由丁欣硕、刘斌编著，高飞、张迪妮、李战芬、韩希强、张文电、宋玉旺、张明明、于沧海、凌桂龙、余胜威、张亮亮、郭海霞、王芳、付文利、唐家鹏、孙国强、乔建军、李昕、林晓阳、刘冰也参与了本书部分章节的编写。
6．读者服务
虽然编者在编写本书的过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中欠妥之处在所难免，希望读者和同仁能够提出宝贵建议和意见。
为了方便解决本书疑难问题，读者朋友在学习过程中遇到与本书有关的技术问题，可以发送邮件到电子邮箱[email protected]或[email protected]，编者会尽快给予解答。
编者
2017年10月
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