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第1章  流体力学基础 1

1.1  流体力学基本概念 2

1.1.1  连续介质的模型 2

1.1.2  流体的基本性质 2

1.1.3  作用在流体上的力 3

1.1.4  研究流体运动方法 4

1.2  流体运动的基本概念 5

1.2.1  层流流动与紊流流动 5

1.2.2  有旋流动与无旋流动 5

1.2.3  声速与马赫数 6

1.2.4  膨胀波与激波 6

1.3  附面层理论 7

1.3.1  附面层概念及附面层厚度 7

1.3.2  附面层微分方程 8

1.4  流体运动及换热的多维方程组 8

1.4.1  物质导数 8

1.4.2  不同形式的N-S方程 9

1.4.3  能量方程与导热方程 11

1.5  湍流模型 11

1.6  计算网格与边界条件 14

1.6.1  计算网格 14

1.6.2  边界条件 14

第2章  流体流动分析软件概述 16

2.1  CFD软件简介 17

2.1.1  CFD软件结构 17

2.1.2  CFD基本模型 18

2.1.3  常用的CFD商用软件 21

2.2  Fluent软件介绍 23

2.2.1  Fluent的软件结构 23

2.2.2  Fluent的功能及特点 24

2.3  Fluent的系统要求和启动 26

2.3.1  系统要求 26

2.3.2  Fluent软件的启动 26

2.4  Fluent的功能特点和分析过程 29

2.4.1  数值算法 29

2.4.2  物理模型 30

2.4.3  Fluent的应用 33

2.4.4  Fluent的分析过程 33

第3章  创建几何模型 35

3.1  启动DesignModeler 36

3.2  DesignModeler图形界面 37

3.2.1  图形界面介绍 37

3.2.2  菜单栏 38

3.2.3  工具栏 39

3.2.4  信息栏 39

3.2.5  鼠标操作 40

3.2.6  选择过滤器 40

3.2.7  单选 40

3.2.8  框选 41

3.3  绘制草图 41

3.3.1  设置单位 41

3.3.2  绘图平面 42

3.3.3  草图工具箱 43

3.4  三维建模 46

3.4.1  挤出特征 46

3.4.2  旋转特征 49

3.4.3  扫掠特征 50

3.4.4  蒙皮/放样 51

3.4.5  薄/表面 51

3.4.6  固定半径圆角 52

3.4.7  变量半径圆角 53

3.4.8  顶点圆角 53

3.4.9  倒角 54

3.4.10  模式 54

3.4.11  几何体转换 55

3.4.12  布尔运算 60

3.4.13  切片 61

3.4.14  单一几何体 63

3.5  概念建模 63

3.5.1  来自点的线 64

3.5.2  草图线 64

3.5.3  边线 64

3.5.4  曲线 65

3.5.5  分割边 65

3.5.6  边表面 66

3.5.7  草图表面 67

3.5.8  面表面 67

3.6  横截面 68

3.6.1  创建横截面 68

3.6.2  将横截面赋给线体 68

3.7  冻结和解冻 69

第4章  划分网格 70

4.1  网格生成技术 71

4.1.1  常用的网格单元 71

4.1.2  网格生成方法分类 71

4.1.3  网格类型的选择 73

4.1.4  网格质量 74

4.2  Meshing网格划分模块 75

4.2.1  网格划分步骤 75

4.2.2  分析类型 75

4.3  全局网格控制 76

4.3.1  全局单元尺寸 76

4.3.2  全局尺寸调整 77

4.3.3  质量 78

4.3.4  高级尺寸功能 79

4.4  局部网格控制 80

4.4.1  局部尺寸调整 80

4.4.2  接触尺寸 82

4.4.3  加密 82

4.4.4  面网格剖分 83

4.4.5  匹配控制 84

4.4.6  收缩控制 85

4.4.7  膨胀 85

4.5  网格工具 86

4.5.1  生成网格 86

4.5.2  截面 86

4.5.3  命名选择 88

4.6  网格划分方法 88

4.6.1  自动划分方法 88

4.6.2  四面体 89

4.6.3  扫掠 91

4.6.4  多区域 91

第5章  Fluent软件的操作使用 93

5.1  Fluent的操作界面 94

5.1.1  Fluent启动界面 94

5.1.2  Fluent图形用户界面 94

5.2  Fluent对网格的基本操作 97

5.2.1  导入和检查网格 97

5.2.2  显示和修改网格 100

5.3  选择Fluent求解器及运行环境 105

5.3.1  Fluent求解器的比较与选择 105

5.3.2  Fluent计算模式的选择 106

5.3.3  Fluent运行环境的选择 106

5.3.4  Fluent的基本物理模型 107

5.3.5  Fluent的材料定义 112

5.4  设置Fluent的边界条件 113

5.5  设置Fluent的求解参数 125

第6章  Fluent高级应用 127

6.1  UDF概述 128

6.1.1  UDF基础知识 128

6.1.2  UDF能够解决的问题 128

6.1.3  UDF宏 128

6.1.4  UDF的预定义函数 130

6.1.5  UDF的编写 134

6.2  UDS基础知识 135

6.3  并行计算 137

6.3.1  开启并行求解器 137

6.3.2  使用并行网络工作平台 137

6.3.3  分割网格 138

6.3.4  检测并提高并行性能 141

第7章  二维流动和传热的数值模拟 143

（ 视频讲解：20分钟）

7.1  三角形腔体内层流流动 144

7.1.1  创建几何模型 144

7.1.2  划分网格及边界命名 145

7.1.3  分析设置 146

7.1.4  求解设置 148

7.1.5  求解 150

7.1.6  查看求解结果 150

7.2  二维三通管内流体的流动分析 151

7.2.1  导入Mesh文件 152

7.2.2  计算模型的设定 152

7.2.3  求解设置 156

7.2.4  查看求解结果 157

第8章  三维流动和传热的数值模拟 161

（ 视频讲解：26分钟）

8.1  混合器流动和传热的数值模拟 162

8.1.1  导入Mesh文件 162

8.1.2  计算模型的设定 162

8.1.3  求解设置 168

8.1.4  后处理 169

8.2  三维流-固耦合散热模拟 175

8.2.1  导入Mesh文件 175

8.2.2  计算模型的设定 175

8.2.3  求解设置 180

8.2.4  后处理 180

第9章  多相流模型 184

（ 视频讲解：42分钟）

9.1  Fluent中的多相流模型 185

9.1.1  VOF模型 185

9.1.2  Mixture模型 186

9.1.3  Eulerian模型 186

9.2  水油混合物T形管流动模拟

实例 187

9.2.1  导入Mesh文件 187

9.2.2  计算模型的设定 187

9.2.3  求解设置 189

9.2.4  查看求解结果 189

9.2.5  欧拉模型求解设置 190

9.2.6  查看欧拉模型求解结果 191

9.3  VOF模型倒酒实例 191

9.3.1  创建几何模型 192

9.3.2  划分网格及边界命名 194

9.3.3  分析设置 196

9.3.4  求解设置 201

9.3.5  求解 203

9.3.6  查看求解结果 204

第10章  湍流分析 206

（ 视频讲解：18分钟）

10.1  湍流模型概述 207

10.1.1  单方程（spalart-allmaras）

模型 207

10.1.2  标准k~ε模型 208

10.1.3  重整化群（RNG）k~ε模型 208

10.1.4  可实现k~ε模型 209

10.1.5  k-epsilon（2 eqn）模型 210

10.1.6  k-omega（2 eqn）模型 211

10.1.7  转捩 k-kl-omega（3 eqn）

模型 211

10.1.8  转捩SST（4 eqn）模型 211

10.1.9  雷诺应力（RSM-5 eqn）模型 212

10.1.10  尺度自适应（SAS）模型 213

10.1.11  分离涡模拟（DES）模型 213

10.1.12  大涡模拟 213

10.2  混合弯头中的流体流动和传热 213

10.2.1  创建几何模型 214

10.2.2  划分网格及边界命名 219

10.2.3  分析设置 222

10.2.4  求解设置 227

10.2.5  求解 230

10.2.6  查看求解结果 231

第11章  可动区域中流动问题的模拟 232

（ 视频讲解：26分钟）

11.1  无旋转坐标系的三维旋转流动 233

11.1.1  导入Mesh文件 233

11.1.2  计算模型的设定过程 233

11.1.3  模型初始化 239

11.1.4  迭代计算 239

11.1.5  Fluent自带后处理 240

11.2  单一旋转坐标系中三维旋转

流动 242

11.2.1  利用Fluent导入Case文件 242

11.2.2  Ω=ω/2涡动模型的修改和

计算 243

11.2.3  Ω=ω涡动模型的修改和计算 246

11.3  滑移网格实例分析—十字搅拌器

流场模拟 248

11.3.1  导入Mesh文件 248

11.3.2  计算模型的设定 249

11.3.3  求解设置 251

11.3.4  后处理 251

第12章  动网格模型的模拟 253

（ 视频讲解：47分钟）

12.1  动网格模型概述 254

12.2  用动网格方法模拟隧道中两车

相对行驶的流场 255

12.2.1  创建几何模型 255

12.2.2  划分网格及边界命名 256

12.2.3  分析设置 258

12.2.4  模型初始化 261

12.2.5  迭代计算 262

12.2.6  Fluent自带后处理 263

12.3  三维活塞在汽缸中的运动模拟

实例 264

12.3.1  导入Mesh文件 264

12.3.2  计算模型的设定 265

12.3.3  求解设置 268

12.3.4  查看求解结果 269

12.4  动网格小球落水模拟 270

12.4.1  创建几何模型 270

12.4.2  划分网格及边界命名 271

12.4.3  分析设置 272

12.4.4  求解设置 278

12.4.5  求解 279

12.4.6  查看求解结果 279

第13章  物质运输和有限速率化学反应

模型模拟 282

（ 视频讲解：30分钟）

13.1  有限速率化学反应 283

13.1.1  化学反应模型概述 283

13.1.2  有限速率化学反应的设置 286

13.2  预混燃烧模型实例—乙炔-氧

燃烧 289

13.2.1  创建几何模型 289

13.2.2  划分网格及边界命名 290

13.2.3  分析设置 291

13.2.4  求解设置 295

13.2.5  求解 296

13.2.6  查看求解结果 297

13.3  乙烷燃烧模拟实例 299

13.3.1  利用Fluent求解器求解 299

13.3.2  采用变比热容的解法 308

13.3.3  后处理 310