FLUENT流体工程仿真计算实例与应用

空气、水、油等易于流动…

空气、水、油等易于流动的物质被统称为流体。 在力的作用下,流体的流动可引起能量的传递、转换和物质的传送,利用流体进行力传递、进行功和能转换的机械就称为流体机械。比如,泵是一种将电能转换为流体动能并输送液体的机械;风机是一种将机橄能或电能转换为风能的机槭;水力发电机就是一种将水的势能和动能转换为电能的一种机械。 此类例子举不胜举,因此,流体机械与我们的生活和工作密切相关。 流体力学就是一门研究流体流动规律以及流体与固体相互作用的一门学科,研究的范围涉及到风扇的设计,发动机内气体的流动以及车辆外形的减阻设计,永利机械的工怍原理,输油管道的铺设,供水系统的设计,乃至航海、航空和航天等领域内动力系统和外形设计等等。
自从1687年牛顿定律公布以来,直到本世纪50年代初,研究流体运动规律的主要方法有两种:一是实验研究,以实验为研究手段;另一种是理论分析方法,利用简单流动模型假设,给出某些问题的解析解。前者耗费巨大,而后者对于较复杂的非线性瀛动现象目前还有些无能为力。20世纪70年代以来,飞速发展起来的计弃流体力学为实验研究和理沦研究都起到了促进作用,也为简化流动模型提供了更多的依据,使很多分析方法得到发展和完善。实验研究、理论分析方法和数值模拟已成为当前研究流体运动规律的三种基本方法。
任何流体运动的规律都是以质量守恒定律、动量守恒定律和能量守垣定律为基础的。这些基本定律可由数学方程组来描述,如欧拉方程、N-S方程。采用数值计算方法,通过计算机求解这些控制流体流动的数学方程,进而研究流体的运动规律,这样的学科就是计算流体力学。
尽管流动规律仍然满足质量守恒定律,动量守恒定律和能量守恒定律,但流体力学不同于固体力学,一个根本原因就在干流体的流动过程中发生了巨大的形变,使问题求麟变得异常复杂。其控制方程风于非线性的偏微分方程,除几个简单问题之外.一毅来说很难求得解析解。
为此,对具体问题进行数值求解就成为研究流体流动的一个重要的研究方向和方法,其基础就長计算流体力学。对于大书数人来说,下必要学握流体力学微分方程的求解以及进行计算流体力学的深人研究,倒在工作中又带要对某业具体的流动过联进行分析,计算和研究,由此,计算雅确,界面友好,使用简单,又能解次问题的大型商业计号机软件应运前生。口前,比较著名的石 FLUENT,CFX,STAR-CD,本市海向读者介绍 FLUENT 软件。

本书是以基础知识、二维流动和三维流动的顺序端写而成的。 其中第一章是流体力学的基础知识和FLUENT 软件筒介,可作为后续内容的简单铺垫。 读者可在后面的学习中不断翻阅这一章,以期对所进行模拟的问题和结果有一个理论的说明。第二章是二维流动数值模拟部分,建模和计算都比较简单,是本书的基础。第三章是三维流动问题,建模和计算以及后处理都比较复杂。 由于篇韬的限制,本书不可能面面俱到井进行详细讲解,但相信读者通过本书的学习,一定能领会其中的技巧。
本书是利用FLUENT软件进行流体流动与传热计算的一本人门书籍,是以“跟我学”的形式编写的。在编写中,所使用FLUENT的版本是6.0,GAMBIT的版本是2.0。书中给出了11个具体的例子,读者只要按照书中的步骤一步一步进行,即可完成一个具体问题的数值模拟与分析。通过本书中若干个例子的学习,读者可逐步掌握利用 FLUENT进行流体流动数值模拟的基本方法,进人流体流动与传热数值模拟这一广阔的领城,尽情地对所憝兴趣的问题进行数值模拟和研究,在各白研究的领域内发挥各白的特点,不再受到流体流动问题的困扰,本书第一章第二章的第1.2.3.4,5节以及第三章的第1节油韩占忠编写;第二章的第2节由兰小平编写:第二章的第6节和第三章的第3,4,5节由王故编荷;全书由韩占忠.总聚。在车书的编写过程中,得到了北京理工大学机械与车辆工程学院工国玉教授的热心指导以及硕土研究生陶福张箧等同学的大力协助,还得到了中国北方车辆研究所工程分析与可靠性中心的燕来生主任,赶建兵工程师和界刘洋工程师的大力帮助。
本书既是广大工程技术人员利用FLUENT软件进行流体流动数值模拟计算的一本人门书,又可作为大专院校相关专业本科和硕士研究生的流体力学以及传热学的教学参考书。鉴于维者水平有限,书中难免有不当之处,还请广大读者給于指正,不胜感谢!

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