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