第1章流體力學與計算流體力學基礎 1
1.1流體力學基礎 1
1.1.1一些基本概念 1
1.1.2流體流動的分類 5
1.1.3邊界層和物體阻力 5
1.1.4層流和湍流 6
1.1.5流體流動的控制方程 7
1.1.6邊界條件與初始條件 8
1.1.7流體力學專業詞匯 9
1.2計算流體力學基礎 11
1.2.1計算流體力學的發展 11
1.2.2計算流體力學的求解過程 12
1.2.3數值模擬方法和分類 13
1.2.4有限體積法的基本思想 14
1.2.5有限體積法的求解方法 16
1.3計算流體力學應用領域 17
1.4常用的CFD商用軟件 17
1.4.1PHOENICS 18
1.4.2STAR-CD 18
1.4.3STAR-CCM+ 18
1.4.4CFX 19
1.4.5Fluent 20
1.5本章小結 20
第2章Fluent軟件簡介 21
2.1Fluent的軟件結構 21
2.1.1Fluent啟動 22
2.1.2Fluent用戶界面 24
2.1.3Fluent文件讀入與輸出 25
2.2Fluent計算類型及應用領域 29
2.3Fluent求解步驟 30
2.3.1制訂分析方案 30
2.3.2求解步驟 30
2.4Fluent使用的單位制 31
2.5Fluent使用的文件類型 32
2.6本章小結 32
第3章創建幾何模型 33
3.1建立幾何模型概述 33
3.2DesignModeler簡介 34
3.2.1啟動DesignModeler 34
3.2.2DesignModeler的用戶界面 35
3.3草圖模式 37
3.3.1進入草圖模式 37
3.3.2創建新平面 37
3.3.3創建草圖 38
3.3.4幾何模型的關聯性 38
3.4創建3D幾何體 39
3.4.1拉伸 39
3.4.2旋轉 40
3.4.3掃掠 41
3.4.4直接創建3D幾何體 41
3.4.5填充和包圍 42
3.5導入外部CAD文件 42
3.6創建幾何體的實例操作 44
3.7本章小結 47
第4章生成網格 48
4.1網格生成概述 48
4.1.1網格劃分技術 48
4.1.2網格類型 49
4.2ANSYSICEMCFD簡介 49
4.2.1工作流程 50
4.2.2ICEMCFD的文件類型 51
4.2.3ICEMCFD的用戶界面 51
4.3ANSYSICEMCFD的基本用法 51
4.3.1幾何模型的創建 52
4.3.2幾何文件導入 55
4.3.3網格生成 56
4.3.4塊的生成 63
4.3.5網格編輯 68
4.3.6網格輸出 74
4.4ANSYSICEMCFD實例分析 75
4.4.1啟動ICEMCFD并建立分析
項目 75
4.4.2導入幾何模型 75
4.4.3模型建立 76
4.4.4生成塊 79
4.4.5網格生成 84
4.4.6網格質量檢查 85
4.4.7網格輸出 85
4.5本章小結 86
第5章Fluent計算設置 87
5.1網格導入與工程項目保存 87
5.1.1啟動Fluent 87
5.1.2網格導入 88
5.1.3網格質量檢查 88
5.1.4顯示網格 89
5.1.5修改網格 90
5.1.6光順網格與交換單元面 93
5.1.7項目保存 94
5.2設置求解器及操作條件 94
5.2.1求解器設置 94
5.2.2操作條件設置 95
5.3物理模型設定 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 98
5.3.4輻射模型 100
5.3.5組分輸運和反應模型 102
5.3.6離散相模型 103
5.3.7凝固和熔化模型 104
5.3.8氣動噪聲模型 104
5.4材料性質設定 105
5.4.1物性參數 105
5.4.2參數設定 106
5.5邊界條件設定 108
5.5.1邊界條件分類 108
5.5.2邊界條件設置 109
5.5.3常用邊界條件類型 111
5.6求解控制參數設定 127
5.6.1求解方法設置 127
5.6.2松弛因子設置 129
5.6.3求解極限設置 129
5.7初始條件設定 130
5.7.1定義全局初始條件 130
5.7.2定義局部區域初始值 131
5.8求解設定 132
5.8.1求解設置 132
5.8.2求解過程監視 133
5.9本章小結 137
第6章計算結果后處理 138
6.1Fluent的后處理功能 138
6.1.1創建表面 138
6.1.2圖形及可視化技術 139
6.1.3動畫技術 142
6.2CFD-Post后處理器 143
6.2.1啟動后處理器 143
6.2.2工作界面 143
6.2.3創建位置 144
6.2.4創建對象 154
6.2.5創建數據 159
6.3本章小結 160
第7章穩態和非穩態模擬實例 161
7.1管內穩態流動 161
7.1.1案例介紹 161
7.1.2啟動Fluent并導入網格 162
7.1.3定義求解器 163
7.1.4定義模型 163
7.1.5設置材料 164
7.1.6邊界條件 164
7.1.7設置計算域 165
7.1.8求解控制 166
7.1.9初始條件 166
7.1.10求解過程監視 167
7.1.11計算求解 167
7.1.12結果后處理 168
7.2噴嘴內瞬態流動 169
7.2.1案例介紹 169
7.2.2啟動Fluent并導入網格 169
7.2.3定義求解器 170
7.2.4定義模型 171
7.2.5設置材料 171
7.2.6邊界條件 172
7.2.7求解控制 173
7.2.8初始條件 173
7.2.9求解過程監視 174
7.2.10網格自適應 174
7.2.11計算求解 175
7.2.12結果后處理 175
7.2.13瞬態計算 177
7.2.14瞬態計算結果 177
7.3本章小結 179
第8章內部流動分析實例 180
8.1圓管內氣體的流動 180
8.1.1案例介紹 180
8.1.2啟動Fluent并導入網格 181
8.1.3定義求解器 181
8.1.4定義模型 182
8.1.5設置材料 182
8.1.6邊界條件 183
8.1.7求解控制 183
8.1.8初始條件 184
8.1.9求解過程監視 184
8.1.10計算求解 185
8.1.11結果后處理 185
8.2三通內水的流動 187
8.2.1案例介紹 187
8.2.2啟動Fluent并導入網格 187
8.2.3定義求解器 188
8.2.4定義模型 188
8.2.5設置材料 189
8.2.6設置區域條件 190
8.2.7邊界條件 190
8.2.8求解控制 192
8.2.9初始條件 192
8.2.10求解過程監視 193
8.2.11計算求解 194
8.2.12結果后處理 194
8.3本章小結 196
第9章外部流動分析實例 197
9.1圓柱繞流 197
9.1.1案例介紹 197
9.1.2啟動Fluent并導入網格 198
9.1.3定義求解器 199
9.1.4定義模型 199
9.1.5設置材料 199
9.1.6邊界條件 200
9.1.7求解控制 201
9.1.8初始條件 201
9.1.9求解過程監視 201
9.1.10計算求解 202
9.1.11結果后處理 203
9.1.12定義求解器修改 204
9.1.13求解控制修改 204
9.1.14計算求解 205
9.1.15求解控制修改 205
9.1.16計算求解 205
9.1.17結果后處理 205
9.2機翼超音速流動 207
9.2.1案例介紹 207
9.2.2啟動Fluent并導入網格 207
9.2.3定義求解器 208
9.2.4定義模型 208
9.2.5設置材料 209
9.2.6邊界條件 209
9.2.7求解控制 210
9.2.8初始條件 210
9.2.9求解過程監視 211
9.2.10計算求解 211
9.2.11結果后處理 213
9.3本章小結 216
第10章多相流分析實例 217
10.1自由表面流動 217
10.1.1案例介紹 217
10.1.2啟動Fluent并導入網格 218
10.1.3定義求解器 219
10.1.4定義湍流模型 219
10.1.5設置材料 220
10.1.6定義多相流模型 220
10.1.7求解控制 221
10.1.8初始條件 222
10.1.9求解過程監視 222
10.1.10動畫設置 223
10.1.11計算求解 224
10.1.12結果后處理 224
10.2水罐內多相流動 225
10.2.1案例介紹 225
10.2.2啟動Fluent并導入網格 226
10.2.3定義求解器 227
10.2.4定義湍流模型 227
10.2.5設置材料 228
10.2.6定義多相流模型 228
10.2.7邊界條件 230
10.2.8求解控制 231
10.2.9初始條件 232
10.2.10計算結果輸出設置 233
10.2.11定義計算活動 233
10.2.12求解過程監視 234
10.2.13動畫設置 234
10.2.14計算求解 236
10.2.15結果后處理 236
10.3本章小結 236
第11章離散相分析實例 237
11.1反應器內粒子流動 237
11.1.1案例介紹 237
11.1.2啟動Fluent并導入網格 238
11.1.3定義求解器 238
11.1.4定義湍流模型 239
11.1.5邊界條件 239
11.1.6定義離散相模型 240
11.1.7修改邊界條件 242
11.1.8設置材料 242
11.1.9求解控制 243
11.1.10初始條件 243
11.1.11求解過程監視 244
11.1.12計算求解 244
11.1.13結果后處理 245
11.2噴嘴內粒子流動 246
11.2.1案例介紹 246
11.2.2啟動Fluent并導入網格 246
11.2.3定義求解器 247
11.2.4定義模型 248
11.2.5設置材料 248
11.2.6邊界條件 249
11.2.7求解控制 252
11.2.8初始條件 252
11.2.9求解過程監視 252
11.2.10計算求解 253
11.2.11結果后處理 253
11.2.12定義離散相模型 256
11.2.13修改材料設置 257
11.2.14計算求解 258
11.2.15結果后處理 258
11.3本章小結 259
第12章傳熱流動分析實例 260
12.1芯片傳熱分析 260
12.1.1案例介紹 260
12.1.2啟動Fluent并導入網格 261
12.1.3定義求解器 261
12.1.4定義模型 262
12.1.5設置材料 262
12.1.6設置區域條件 263
12.1.7邊界條件 264
12.1.8求解控制 266
12.1.9初始條件 266
12.1.10求解過程監視 267
12.1.11計算求解 268
12.1.12結果后處理 268
12.1.13網格自適應 270
12.1.14計算求解 272
12.1.15結果后處理 272
12.2車燈傳熱分析 274
12.2.1案例介紹 274
12.2.2啟動Fluent并導入網格 275
12.2.3定義求解器 276
12.2.4定義模型 276
12.2.5設置材料 276
12.2.6設置區域條件 278
12.2.7邊界條件 279
12.2.8求解控制 283
12.2.9初始條件 283
12.2.10求解過程監視 284
12.2.11計算求解 286
12.2.12結果后處理 287
12.3本章小結 288
第13章多孔介質和氣動噪聲分析實例 289
13.1催化轉換器內多孔介質流動 289
13.1.1案例介紹 289
13.1.2啟動Fluent并導入網格 290
13.1.3定義求解器 291
13.1.4定義湍流模型 291
13.1.5設置材料 292
13.1.6設置計算域 292
13.1.7邊界條件 293
13.1.8求解控制 294
13.1.9初始條件 295
13.1.10求解過程監視 295
13.1.11計算求解 296
13.1.12結果后處理 296
13.2圓柱外氣動噪聲模擬 300
13.2.1案例介紹 300
13.2.2啟動Fluent并導入網格 300
13.2.3定義求解器 301
13.2.4定義湍流模型 302
13.2.5設置材料 302
13.2.6邊界條件 303
13.2.7求解控制 304
13.2.8初始條件 304
13.2.9求解過程監視 305
13.2.10計算求解 306
13.2.11定義聲學模型 306
13.2.12計算求解 307
13.2.13結果后處理 307
13.3本章小結 309
第14章化學反應分析實例 310
14.1多相流燃燒模擬 310
14.1.1案例介紹 310
14.1.2啟動Fluent并導入網格 311
14.1.3定義求解器 311
14.1.4定義湍流模型 312
14.1.5定義多相流模型 312
14.1.6定義多組分模型 313
14.1.7設置材料 313
14.1.8導入UDF文件 319
14.1.9邊界條件 321
14.1.10求解控制 322
14.1.11初始條件 323
14.1.12求解過程監視 323
14.1.13計算求解 324
14.1.14結果后處理 324
14.2表面化學反應模擬 326
14.2.1案例介紹 326
14.2.2啟動Fluent并導入網格 326
14.2.3定義求解器 327
14.2.4定義能量模型 328
14.2.5定義多組分模型 328
14.2.6設置材料 329
14.2.7邊界條件 332
14.2.8求解控制 336
14.2.9初始條件 336
14.2.10求解過程監視 337
14.2.11計算求解 337
14.2.12結果后處理 337
14.3本章小結 340
第15章動網格分析實例 341
15.1理論基礎 341
15.1.1基本思路 341
15.1.2基本設置 342
15.2閥門運動 343
15.2.1案例介紹 344
15.2.2啟動Fluent并導入網格 344
15.2.3定義求解器 345
15.2.4定義模型 345
15.2.5設置材料 346
15.2.6邊界條件 346
15.2.7設置分界面 347
15.2.8動網格設置 348
15.2.9求解控制 350
15.2.10初始條件 351
15.2.11求解過程監視 351
15.2.12計算求解 352
15.2.13結果后處理 352
15.3風力渦輪機分析1 353
15.3.1案例介紹 353
15.3.2啟動Fluent并導入網格 354
15.3.3定義求解器 354
15.3.4定義模型 355
15.3.5設置材料 355
15.3.6邊界條件 356
15.3.7設置分界面 357
15.3.8動網格設置 358
15.3.9求解控制 359
15.3.10初始條件 360
15.3.11求解過程監視 360
15.3.12計算結果輸出設置 360
15.3.13計算求解 361
15.3.14結果后處理 361
15.4風力渦輪機分析2 362
15.4.1定義求解器 362
15.4.2動網格設置 362
15.4.3動畫設置 364
15.4.4計算求解 365
15.4.5結果后處理 365
15.5本章小結 365
第16章Fluent在Workbench中的應用 366
16.1圓管內氣體的流動 366
16.1.1案例介紹 366
16.1.2啟動Workbench并建立分析
項目 366
16.1.3導入幾何體 367
16.1.4劃分網格 368
16.1.5定義模型 371
16.1.6邊界條件 371
16.1.7求解控制 372
16.1.8初始條件 372
16.1.9求解過程監視 373
16.1.10計算求解 373
16.1.11結果后處理 373
16.1.12保存與退出 375
16.2三通內氣體的流動 375
16.2.1案例介紹 375
16.2.2啟動Workbench并建立分析
項目 376
16.2.3導入幾何體 376
16.2.4劃分網格 377
16.2.5定義模型 380
16.2.6邊界條件 380
16.2.7求解控制 381
16.2.8初始條件 381
16.2.9求解過程監視 382
16.2.10計算求解 382
16.2.11結果后處理 383
16.2.12保存與退出 385
16.3探頭外空氣流動 385
16.3.1案例介紹 385
16.3.2啟動Workbench并建立分析
項目 385
16.3.3導入幾何體 386
16.3.4劃分網格 386
16.3.5定義模型 388
16.3.6邊界條件 389
16.3.7求解控制 389
16.3.8初始條件 390
16.3.9求解過程監視 390
16.3.10計算求解 391
16.3.11結果后處理 391
16.3.12保存與退出 393
16.4本章小結 393
參考文獻 394