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  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 6

1.1.6  边界条件与初始条件 8

1.2  计算流体力学基础 9

1.2.1  计算流体力学的发展 9

1.2.2  计算流体力学的求解过程 10

1.2.3  数值模拟方法和分类 10

1.2.4  有限体积法的基本思想 11

1.2.5  有限体积法的求解方法 13

1.3  计算流体力学的应用领域 14

1.4  常用的CFD商用软件 14

1.4.1  PHOENICS 15

1.4.2  STAR-CD 15

1.4.3  STAR-CCM+ 15

1.4.4  FLUENT 16

1.4.5  CFX 16

1.5  本章小结 17

第2章  CFX软件简介 18

2.1  CFX的软件结构 18

2.1.1  启动CFX 19

2.1.2  前处理器 20

2.1.3  求解管理器 21

2.1.4  后处理器 22

2.2  CFX的文件类型 23

2.3  本章小结 24

第3章  创建几何模型 25

3.1  建立几何模型概述 25

3.2  DesignModeler简介 26

3.3  草图模式 28

3.3.1  进入草图模式 28

3.3.2  创建新平面 28

3.3.3  创建草图 29

3.3.4  几何模型的关联性 30

3.4  创建3D几何体 31

3.4.1  拉伸（Extrude） 31

3.4.2  旋转（Revolve） 32

3.4.3  扫掠（Sweep） 32

3.4.4  直接创建3D几何体（Primitives） 33

3.4.5  填充（Fill）和包围（Enclosure） 33

3.5  导入外部CAD文件 34

3.6  创建几何体的实例操作 35

3.7  本章小结 39

第4章  生成网格 40

4.1  网格生成概述 40

4.2  ANSYS ICEM CFD简介 41

4.2.1  ICEM CFD的工作流程 42

4.2.2  ICEM CFD的文件类型 42

4.2.3  ICEM CFD的用户界面 43

4.3  ANSYS ICEM CFD基本用法 43

4.3.1  创建几何模型 43

4.3.2  导入几何文件 47

4.3.3  生成网格 47

4.3.4  生成块 52

4.3.5  编辑网格 57

4.3.6  输出网格 62

4.4  ANSYS ICEM CFD实例分析 63

4.4.1  启动ICEM CFD并建立分析项目 64

4.4.2  导入几何模型 64

4.4.3  建立模型 64

4.4.4  生成网格 67

4.4.5  编辑网格 67

4.4.6  输出网格 68

4.5  本章小结 69

第5章  CFX前处理 70

5.1  新建工程项目与网格导入 70

5.1.1  新建工程项目 70

5.1.2  导入网格 71

5.1.3  保存项目 71

5.2  设置计算域 72

5.2.1  Basic Settings（基本设置）选项卡 73

5.2.2  Fluid Models（流体模型）选项卡 74

5.2.3  Initialization（初始化）选项卡 76

5.2.4  Fluid Specific Models（流体模型）选项卡 76

5.2.5  Fluid Pairs Models（流体对）选项卡 76

5.2.6  Porosity Settings（多孔介质设置）选项卡 77

5.3  设置边界条件 78

5.3.1  边界条件的创建 78

5.3.2  边界条件的类型 78

5.4  设置初始条件 81

5.5  设置求解器 82

5.5.1  Basic Settings（基本设置）选项卡 82

5.5.2  Equation Class Settings（方程分类设置）选项卡 82

5.5.3  Advanced Options（高级设置）选项卡 83

5.6  输出文件和设置监控 83

5.7  本章小结 84

第6章  CFX数值求解 85

6.1  启动求解管理器 85

6.2  设置模拟计算 87

6.3  工作界面 87

6.4  求解文件输出 88

6.5  本章小结 89

第7章  CFX后处理 90

7.1  启动后处理器 90

7.2  工作界面 91

7.3  创建位置 92

7.3.1  Point（生成点） 92

7.3.2  Point Cloud（点云） 93

7.3.3  Line（线） 94

7.3.4  Plane（面） 95

7.3.5  Volume（体） 97

7.3.6  Isosurface（等值面） 98

7.3.7  Iso Clip（区域值面） 99

7.3.8  Vortex Core Region（型芯区域） 100

7.3.9  Surface of Revolution（旋转面） 100

7.3.10  Polyline（曲线） 100

7.3.11  User Surface（自定义面） 101

7.3.12  Surface Group（多组面） 102

7.4  创建对象 102

7.4.1  创建Vector（矢量）对象 103

7.4.2  创建Contour（云图）对象 104

7.4.3  创建Streamline（流线）对象 105

7.4.4  创建Particle Track（粒子轨迹）对象 106

7.4.5  创建Volume Rendering（体绘制）对象 107

7.4.6  创建Text（文本）对象 107

7.4.7  其他创建对象 108

7.5  创建数据 109

7.5.1  Variables（变量） 109

7.5.2  Expressions（表达式） 110

7.6  本章小结 111

第8章  稳态和非稳态模拟实例 112

8.1  喷射混合管内的稳态流动 112

8.1.1  案例介绍 112

8.1.2  启动CFX并建立分析项目 113

8.1.3  导入网格 113

8.1.4  设置随温度变化的物质参数 113

8.1.5  修改物质属性 115

8.1.6  边界条件 116

8.1.7  初始条件 120

8.1.8  求解控制 120

8.1.9  计算求解 121

8.1.10  结果后处理 123

8.2  烟囱非稳态流动 125

8.2.1  案例介绍 126

8.2.2  启动CFX并建立分析项目 126

8.2.3  导入网格 126

8.2.4  设置随温度变化的物质参数 127

8.2.5  设置分析类型 127

8.2.6  边界条件 128

8.2.7  初始条件 133

8.2.8  求解控制 133

8.2.9  输出控制 133

8.2.10  计算求解 134

8.2.11  结果后处理 135

8.3  本章小结 138

第9章  内部流动分析实例 139

9.1  圆管内气体的流动 139

9.1.1  案例介绍 139

9.1.2  启动CFX并建立分析项目 139

9.1.3  导入网格 140

9.1.4  边界条件 140

9.1.5  初始条件 143

9.1.6  求解控制 143

9.1.7  计算求解 143

9.1.8  结果后处理 145

9.2  静态混合器内水的流动 147

9.2.1  案例介绍 147

9.2.2  启动CFX并建立分析项目 147

9.2.3  导入网格 148

9.2.4  边界条件 148

9.2.5  初始条件 152

9.2.6  求解控制 152

9.2.7  计算求解 152

9.2.8  结果后处理 154

9.3  本章小结 157

第10章  外部流动分析实例 158

10.1  钝体绕流 158

10.1.1  案例介绍 158

10.1.2  启动CFX并建立分析项目 158

10.1.3  导入网格 159

10.1.4  边界条件 159

10.1.5  初始条件 164

10.1.6  求解控制 164

10.1.7  计算求解 165

10.1.8  结果后处理 167

10.2  机翼超音速流动 172

10.2.1  案例介绍 173

10.2.2  启动CFX并建立分析项目 173

10.2.3  导入网格 173

10.2.4  边界条件 174

10.2.5  初始条件 179

10.2.6  求解控制 179

10.2.7  计算求解 180

10.2.8  结果后处理 181

10.3  本章小结 183

第11章  多相流分析实例 184

11.1  自由表面流动 184

11.1.1  案例介绍 184

11.1.2  启动CFX并建立分析项目 185

11.1.3  导入网格 185

11.1.4  导入表达式 185

11.1.5  边界条件 186

11.1.6  初始条件 191

11.1.7  自适应网格设置 192

11.1.8  求解控制 193

11.1.9  计算求解 193

11.1.10  结果后处理 195

11.2  混合容器内多相流动 199

11.2.1  案例介绍 199

11.2.2  启动CFX并建立分析项目 199

11.2.3  导入网格 200

11.2.4  边界条件 201

11.2.5  初始条件 215

11.2.6  求解控制 216

11.2.7  计算求解 217

11.2.8  结果后处理 218

11.3  本章小结 220

第12章  空调通风和传热流动分析实例 221

12.1  空调通风 221

12.1.1  案例介绍 221

12.1.2  启动CFX并建立分析项目 222

12.1.3  导入网格 222

12.1.4  导入CCL文件 223

12.1.5  编译Fortune子程序 223

12.1.6  设置CEL程序 224

12.1.7  设置分析类型 224

12.1.8  边界条件 224

12.1.9  初始条件 229

12.1.10  求解控制 230

12.1.11  输出控制 230

12.1.12  计算求解 231

12.1.13  结果后处理 232

12.2  传热流动分析 235

12.2.1  案例介绍 235

12.2.2  启动CFX并建立分析项目 235

12.2.3  导入网格 235

12.2.4  编辑物质属性 236

12.2.5  边界条件 237

12.2.6  求解控制 244

12.2.7  计算求解 244

12.2.8  结果后处理 246

12.3  本章小结 249

第13章  多孔介质和气固两相分析实例 250

13.1  催化转换器内多孔介质流动 250

13.1.1  案例介绍 250

13.1.2  启动CFX并建立分析项目 251

13.1.3  导入CCL文件 251

13.1.4  导入网格 252

13.1.5  边界条件 254

13.1.6  初始条件 261

13.1.7  求解控制 261

13.1.8  离散化设置 262

13.1.9  计算求解 262

13.1.10  结果后处理 263

13.2  气升式反应器内气固两相流动 268

13.2.1  案例介绍 268

13.2.2  启动CFX并建立分析项目 269

13.2.3  导入网格 269

13.2.4  边界条件 270

13.2.5  初始条件 277

13.2.6  求解控制 278

13.2.7  计算求解 279

13.2.8  结果后处理 280

13.3  本章小结 282

第14章  化学反应分析实例 283

14.1  室内甲烷燃烧模拟 283

14.1.1  案例介绍 283

14.1.2  启动CFX并建立分析项目 283

14.1.3  导入网格 284

14.1.4  反应混合物属性 284

14.1.5  边界条件 285

14.1.6  初始条件 290

14.1.7  求解控制 291

14.1.8  计算求解 291

14.1.9  结果后处理 293

14.2  煤粉燃烧 296

14.2.1  案例介绍 297

14.2.2  启动CFX并建立分析项目 297

14.2.3  导入网格 297

14.2.4  导入CCL文件 298

14.2.5  边界条件 298

14.2.6  初始条件 308

14.2.7  求解控制 309

14.2.8  计算求解 310

14.2.9  结果后处理 311

14.3  旋转炉煤粉燃烧 313

14.3.1  项目导入 313

14.3.2  修改边界条件 313

14.3.3  计算求解 314

14.3.4  结果后处理 314

14.4  旋转炉煤粉燃烧生成NO模拟 315

14.4.1  项目导入 315

14.4.2  修改边界条件 316

14.4.3  计算求解 316

14.4.4  结果后处理 316

14.5  本章小结 317

第15章  动网格分析实例 318

15.1  球阀流动 318

15.1.1  案例介绍 318

15.1.2  启动CFX并建立分析项目 318

15.1.3  导入网格 319

15.1.4  设置分析类型 319

15.1.5  边界条件 320

15.1.6  初始条件 327

15.1.7  求解控制 327

15.1.8  输出控制 328

15.1.9  计算求解 328

15.1.10  结果后处理 330

15.2  浮标运动分析 334

15.2.1  案例介绍 334

15.2.2  启动CFX并建立分析项目 334

15.2.3  导入网格 334

15.2.4  导入表达式 335

15.2.5  设置分析类型 335

15.2.6  边界条件 336

15.2.7  初始条件 343

15.2.8  求解控制 344

15.2.9  输出控制 344

15.2.10  计算求解 345

15.2.11  结果后处理 347

15.3  本章小结 348

第16章  CFX在Workbench中的应用实例 349

16.1  圆管内气体的流动 349

16.1.1  案例介绍 349

16.1.2  启动Workbench并建立分析项目 349

16.1.3  导入几何体 350

16.1.4  划分网格 351

16.1.5  边界条件 353

16.1.6  初始条件 355

16.1.7  求解控制 355

16.1.8  计算求解 356

16.1.9  结果后处理 357

16.1.10  保存与退出 359

16.2  三通内气体的流动 359

16.2.1  案例介绍 359

16.2.2  启动Workbench并建立分析项目 360

16.2.3  导入几何体 360

16.2.4  划分网格 361

16.2.5  边界条件 364

16.2.6  初始条件 366

16.2.7  求解控制 367

16.2.8  计算求解 367

16.2.9  结果后处理 368

16.2.10  保存与退出 370

16.3  本章小结 370

参考文献 371