内容简介
本书由浅入深地讲解了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，通过大量实例系统地介绍Fluent 2020的使用方法，具体内容包括计算流体的基础理论与方法、创建几何模型、划分网格、Fluent求解设置、后处理，以及稳态和非稳态模拟实例、内部流动分析实例、外部流动分析实例、多相流分析实例、离散相分析实例、传热流动分析实例、多孔介质和气动噪声分析实例、化学反应分析实例、动网格分析实例及Fluent在Workbench中的应用。本书针对每个Fluent可以解决的流体仿真计算问题进行详细讲解，并辅以相应的实例，使读者能够快速、熟练、深入地掌握Fluent软件的工作流程和计算方法。
本书目录
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 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 12
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 17
1.4.1 PHOENICS 18
1.4.2 STAR-CD 18
1.4.3 STAR-CCM+ 18
1.4.4 CFX 19
1.4.5 Fluent 19
1.5 本章小结 20
第2章 Fluent软件简介 21
2.1 Fluent的软件结构 21
2.1.1 Fluent启动 22
2.1.2 Fluent用户界面 24
2.1.3 Fluent文件读入与输出 25
2.2 Fluent计算类型及应用领域 29
2.3 Fluent求解步骤 30
2.3.1 制订分析方案 30
2.3.2 求解步骤 30
2.4 Fluent使用的单位制 31
2.5 Fluent使用的文件类型 32
2.6 本章小结 32
第3章 创建几何模型 33
3.1 建立几何模型概述 33
3.2 DesignModeler简介 34
3.2.1 启动DesignModeler 34
3.2.2 DesignModeler的用户界面 35
3.3 草图模式 37
3.3.1 进入草图模式 37
3.3.2 创建新平面 37
3.3.3 创建草图 38
3.3.4 几何模型的关联性 38
3.4 创建3D几何体 39
3.4.1 拉伸 39
3.4.2 旋转 40
3.4.3 扫掠 41
3.4.4 直接创建3D几何体 41
3.4.5 填充和包围 42
3.5 导入外部CAD文件 42
3.6 创建几何体的实例操作 44
3.7 本章小结 47
第4章 生成网格 48
4.1 网格生成概述 48
4.1.1 网格划分技术 48
4.1.2 网格类型 49
4.2 ANSYS ICEM CFD简介 49
4.2.1 工作流程 50
4.2.2 ICEM CFD的文件类型 51
4.2.3 ICEM CFD的用户界面 51
4.3 ANSYS ICEM CFD的基本用法 52
4.3.1 几何模型的创建 52
4.3.2 几何文件导入 55
4.3.3 网格生成 56
4.3.4 块的生成 63
4.3.5 网格编辑 68
4.3.6 网格输出 74
4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析 75
4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析项目 75
4.4.2 导入几何模型 75
4.4.3 模型建立 76
4.4.4 生成块 79
4.4.5 网格生成 84
4.4.6 网格质量检查 85
4.4.7 网格输出 85
4.5 本章小结 86
第5章 Fluent计算设置 87
5.1 网格导入与工程项目保存 87
5.1.1 启动Fluent 87
5.1.2 网格导入 88
5.1.3 网格质量检查 88
5.1.4 显示网格 89
5.1.5 修改网格 90
5.1.6 光顺网格与交换单元面 93
5.1.7 项目保存 94
5.2 设置求解器及操作条件 94
5.2.1 求解器设置 94
5.2.2 操作条件设置 95
5.3 物理模型设定 96
5.3.1 多相流模型 96
5.3.2 能量方程 97
5.3.3 湍流模型 97
5.3.4 辐射模型 100
5.3.5 组分输运和反应模型 101
5.3.6 离散相模型 103
5.3.7 凝固和熔化模型 104
5.3.8 气动噪声模型 104
5.4 材料性质设定 105
5.4.1 物性参数 105
5.4.2 参数设定 106
5.5 边界条件设定 108
5.5.1 边界条件分类 108
5.5.2 边界条件设置 109
5.5.3 常用边界条件类型 111
5.6 求解控制参数设定 126
5.6.1 求解方法设置 126
5.6.2 松弛因子设置 128
5.6.3 求解极限设置 129
5.7 初始条件设定 129
5.7.1 定义全局初始条件 130
5.7.2 定义局部区域初始值 130
5.8 求解设定 131
5.8.1 求解设置 131
5.8.2 求解过程监视 133
5.9 本章小结 137
第6章 计算结果后处理 138
6.1 Fluent的后处理功能 138
6.1.1 创建表面 138
6.1.2 图形及可视化技术 139
6.1.3 动画技术 142
6.2 CFD-Post后处理器 143
6.2.1 启动后处理器 143
6.2.2 工作界面 143
6.2.3 创建位置 144
6.2.4 创建对象 154
6.2.5 创建数据 159
6.3 本章小结 160
第7章 稳态和非稳态模拟实例 161
7.1 管内稳态流动 161
7.1.1 案例介绍 161
7.1.2 启动Fluent并导入网格 162
7.1.3 定义求解器 163
7.1.4 定义模型 163
7.1.5 设置材料 164
7.1.6 边界条件 164
7.1.7 设置计算域 165
7.1.8 求解控制 166
7.1.9 初始条件 166
7.1.10 求解过程监视 167
7.1.11 计算求解 167
7.1.12 结果后处理 168
7.2 喷嘴内瞬态流动 169
7.2.1 案例介绍 169
7.2.2 启动Fluent并导入网格 169
7.2.3 定义求解器 171
7.2.4 定义模型 171
7.2.5 设置材料 172
7.2.6 边界条件 172
7.2.7 求解控制 173
7.2.8 初始条件 174
7.2.9 求解过程监视 174
7.2.10 网格自适应 175
7.2.11 计算求解 175
7.2.12 结果后处理 176
7.2.13 瞬态计算 177
7.2.14 瞬态计算结果 178
7.3 本章小结 179
第8章 内部流动分析实例 180
8.1 圆管内气体的流动 180
8.1.1 案例介绍 180
8.1.2 启动Fluent并导入网格 181
8.1.3 定义求解器 181
8.1.4 定义模型 182
8.1.5 设置材料 182
8.1.6 边界条件 183
8.1.7 求解控制 183
8.1.8 初始条件 184
8.1.9 求解过程监视 184
8.1.10 计算求解 185
8.1.11 结果后处理 185
8.2 三通内水的流动 187
8.2.1 案例介绍 187
8.2.2 启动Fluent并导入网格 187
8.2.3 定义求解器 188
8.2.4 定义模型 188
8.2.5 设置材料 189
8.2.6 设置区域条件 190
8.2.7 边界条件 190
8.2.8 求解控制 192
8.2.9 初始条件 192
8.2.10 求解过程监视 193
8.2.11 计算求解 194
8.2.12 结果后处理 194
8.3 本章小结 196
第9章 外部流动分析实例 197
9.1 圆柱绕流 197
9.1.1 案例介绍 197
9.1.2 启动Fluent并导入网格 198
9.1.3 定义求解器 199
9.1.4 定义模型 199
9.1.5 设置材料 199
9.1.6 边界条件 200
9.1.7 求解控制 201
9.1.8 初始条件 201
9.1.9 求解过程监视 202
9.1.10 计算求解 202
9.1.11 结果后处理 203
9.1.12 定义求解器修改 204
9.1.13 求解控制修改 204
9.1.14 计算求解 205
9.1.15 求解控制修改 205
9.1.16 计算求解 206
9.1.17 结果后处理 206
9.2 机翼超音速流动 207
9.2.1 案例介绍 207
9.2.2 启动Fluent并导入网格 208
9.2.3 定义求解器 208
9.2.4 定义模型 209
9.2.5 设置材料 209
9.2.6 边界条件 210
9.2.7 求解控制 211
9.2.8 初始条件 211
9.2.9 求解过程监视 212
9.2.10 计算求解 212
9.2.11 结果后处理 214
9.3 本章小结 217
第10章 多相流分析实例 218
10.1 自由表面流动 218
10.1.1 案例介绍 218
10.1.2 启动Fluent并导入网格 219
10.1.3 定义求解器 220
10.1.4 定义湍流模型 220
10.1.5 设置材料 221
10.1.6 定义多相流模型 221
10.1.7 求解控制 222
10.1.8 初始条件 223
10.1.9 求解过程监视 223
10.1.10 动画设置 224
10.1.11 计算求解 225
10.1.12 结果后处理 225
10.2 水罐内多相流动 227
10.2.1 案例介绍 227
10.2.2 启动Fluent并导入网格 227
10.2.3 定义求解器 228
10.2.4 定义湍流模型 229
10.2.5 设置材料 229
10.2.6 定义多相流模型 230
10.2.7 边界条件 231
10.2.8 求解控制 233
10.2.9 初始条件 233
10.2.10 计算结果输出设置 235
10.2.11 定义计算活动 235
10.2.12 求解过程监视 235
10.2.13 动画设置 236
10.2.14 计算求解 237
10.2.15 结果后处理 237
10.3 本章小结 238
第11章 离散相分析实例 239
11.1 反应器内粒子流动 239
11.1.1 案例介绍 239
11.1.2 启动Fluent并导入网格 240
11.1.3 定义求解器 240
11.1.4 定义湍流模型 241
11.1.5 边界条件 241
11.1.6 定义离散相模型 242
11.1.7 修改边界条件 244
11.1.8 设置材料 244
11.1.9 求解控制 245
11.1.10 初始条件 245
11.1.11 求解过程监视 246
11.1.12 计算求解 246
11.1.13 结果后处理 247
11.2 喷嘴内粒子流动 248
11.2.1 案例介绍 248
11.2.2 启动Fluent并导入网格 248
11.2.3 定义求解器 249
11.2.4 定义模型 250
11.2.5 设置材料 250
11.2.6 边界条件 251
11.2.7 求解控制 254
11.2.8 初始条件 254
11.2.9 求解过程监视 254
11.2.10 计算求解 255
11.2.11 结果后处理 255
11.2.12 定义离散相模型 258
11.2.13 修改材料设置 259
11.2.14 计算求解 260
11.2.15 结果后处理 261
11.3 本章小结 262
第12章 传热流动分析实例 263
12.1 芯片传热分析 263
12.1.1 案例介绍 263
12.1.2 启动Fluent并导入网格 264
12.1.3 定义求解器 264
12.1.4 定义模型 265
12.1.5 设置材料 265
12.1.6 设置区域条件 266
12.1.7 边界条件 267
12.1.8 求解控制 269
12.1.9 初始条件 269
12.1.10 求解过程监视 270
12.1.11 计算求解 271
12.1.12 结果后处理 271
12.1.13 网格自适应 273
12.1.14 计算求解 275
12.1.15 结果后处理 275
12.2 车灯传热分析 277
12.2.1 案例介绍 277
12.2.2 启动Fluent并导入网格 278
12.2.3 定义求解器 279
12.2.4 定义模型 279
12.2.5 设置材料 279
12.2.6 设置区域条件 281
12.2.7 边界条件 282
12.2.8 求解控制 286
12.2.9 初始条件 286
12.2.10 求解过程监视 287
12.2.11 计算求解 289
12.2.12 结果后处理 290
12.3 本章小结 291
第13章 多孔介质和气动噪声分析实例 292
13.1 催化转换器内多孔介质流动 292
13.1.1 案例介绍 292
13.1.2 启动Fluent并导入网格 293
13.1.3 定义求解器 294
13.1.4 定义湍流模型 294
13.1.5 设置材料 295
13.1.6 设置计算域 295
13.1.7 边界条件 296
13.1.8 求解控制 297
13.1.9 初始条件 298
13.1.10 求解过程监视 298
13.1.11 计算求解 299
13.1.12 结果后处理 299
13.2 圆柱外气动噪声模拟 303
13.2.1 案例介绍 303
13.2.2 启动Fluent并导入网格 304
13.2.3 定义求解器 305
13.2.4 定义湍流模型 305
13.2.5 设置材料 306
13.2.6 边界条件 306
13.2.7 求解控制 307
13.2.8 初始条件 307
13.2.9 求解过程监视 308
13.2.10 计算求解 309
13.2.11 定义声学模型 309
13.2.12 计算求解 310
13.2.13 结果后处理 311
13.3 本章小结 312
第14章 化学反应分析实例 313
14.1 多相流燃烧模拟 313
14.1.1 案例介绍 313
14.1.2 启动Fluent并导入网格 314
14.1.3 定义求解器 314
14.1.4 定义湍流模型 315
14.1.5 定义多相流模型 315
14.1.6 定义多组分模型 316
14.1.7 设置材料 316
14.1.8 导入UDF文件 322
14.1.9 边界条件 324
14.1.10 求解控制 326
14.1.11 初始条件 326
14.1.12 求解过程监视 327
14.1.13 计算求解 328
14.1.14 结果后处理 328
14.2 表面化学反应模拟 330
14.2.1 案例介绍 330
14.2.2 启动Fluent并导入网格 330
14.2.3 定义求解器 331
14.2.4 定义能量模型 332
14.2.5 定义多组分模型 332
14.2.6 设置材料 333
14.2.7 边界条件 336
14.2.8 求解控制 340
14.2.9 初始条件 340
14.2.10 求解过程监视 341
14.2.11 计算求解 341
14.2.12 结果后处理 341
14.3 本章小结 344
第15章 动网格分析实例 345
15.1 理论基础 345
15.1.1 基本思路 345
15.1.2 基本设置 346
15.2 阀门运动 347
15.2.1 案例介绍 348
15.2.2 启动Fluent并导入网格 348
15.2.3 定义求解器 349
15.2.4 定义模型 349
15.2.5 设置材料 350
15.2.6 边界条件 350
15.2.7 设置分界面 351
15.2.8 动网格设置 352
15.2.9 求解控制 354
15.2.10 初始条件 355
15.2.11 求解过程监视 355
15.2.12 计算求解 356
15.2.13 结果后处理 356
15.3 风力涡轮机分析1 357
15.3.1 案例介绍 358
15.3.2 启动Fluent并导入网格 358
15.3.3 定义求解器 358
15.3.4 定义模型 359
15.3.5 设置材料 359
15.3.6 边界条件 360
15.3.7 设置分界面 361
15.3.8 动网格设置 362
15.3.9 求解控制 363
15.3.10 初始条件 364
15.3.11 求解过程监视 364
15.3.12 计算结果输出设置 365
15.3.13 计算求解 365
15.3.14 结果后处理 365
15.4 风力涡轮机分析2 366
15.4.1 定义求解器 367
15.4.2 动网格设置 367
15.4.3 动画设置 368
15.4.4 计算求解 369
15.4.5 结果后处理 370
15.5 本章小结 370
第16章 Fluent在Workbench中的应用 371
16.1 圆管内气体的流动 371
16.1.1 案例介绍 371
16.1.2 启动Workbench并建立分析项目 371
16.1.3 导入几何体 372
16.1.4 划分网格 373
16.1.5 定义模型 376
16.1.6 边界条件 376
16.1.7 求解控制 377
16.1.8 初始条件 377
16.1.9 求解过程监视 378
16.1.10 计算求解 378
16.1.11 结果后处理 378
16.1.12 保存与退出 380
16.2 三通内气体的流动 380
16.2.1 案例介绍 380
16.2.2 启动Workbench并建立分析项目 381
16.2.3 导入几何体 381
16.2.4 划分网格 382
16.2.5 定义模型 385
16.2.6 边界条件 385
16.2.7 求解控制 386
16.2.8 初始条件 386
16.2.9 求解过程监视 387
16.2.10 计算求解 387
16.2.11 结果后处理 388
16.2.12 保存与退出 390
16.3 探头外空气流动 390
16.3.1 案例介绍 390
16.3.2 启动Workbench并建立分析项目 390
16.3.3 导入几何体 391
16.3.4 划分网格 391
16.3.5 定义模型 393
16.3.6 边界条件 394
16.3.7 求解控制 394
16.3.8 初始条件 395
16.3.9 求解过程监视 395
16.3.10 计算求解 396
16.3.11 结果后处理 396
16.3.12 保存与退出 398
16.4 本章小结 398
参考文献 399
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