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  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

1.2  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 12

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 15

1.4.1  PHOENICS 15

1.4.2  STAR-CD 15

1.4.3  STAR-CCM+ 16

1.4.4  FLUENT 16

1.4.5  CFX 17

1.5  本章小结 18

第2章  CFX软件简介 19

2.1  CFX的软件结构 19

2.1.1  启动CFX 20

2.1.2  前处理器 21

2.1.3  求解管理器 22

2.1.4  后处理器 23

2.2  CFX的文件类型 24

2.3  本章小结 25

第3章  创建几何模型 26

3.1  建立几何模型概述 26

3.2  SpaceClaim简介 27

3.3  草图模式 27

3.3.1  进入草图模式 27

3.3.2  创建草图 28

3.4  创建3D几何体 28

3.4.1  拉伸 29

3.4.2  旋转 29

3.4.3  扫掠 29

3.5  导入外部CAD文件 30

3.6  创建几何体的实例操作 31

3.7  本章小结 33

第4章  生成网格 34

4.1  网格生成概述 34

4.2  ANSYS ICEM CFD简介 35

4.2.1  ICEM CFD的工作流程 36

4.2.2  ICEM CFD的文件类型 37

4.2.3  ICEM CFD的用户界面 37

4.3  ANSYS ICEM CFD基本用法 37

4.3.1  创建几何模型 38

4.3.2  导入几何文件 41

4.3.3  生成网格 41

4.3.4  生成块 46

4.3.5  编辑网格 50

4.3.6  输出网格 57

4.4  ANSYS ICEM CFD实例分析 58

4.4.1  启动ICEM CFD并建立分析项目 58

4.4.2  导入几何模型 58

4.4.3  建立模型 59

4.4.4  生成网格 61

4.4.5  编辑网格 62

4.4.6  输出网格 63

4.5  本章小结 63

第5章  CFX前处理 64

5.1  新建工程项目与网格导入 64

5.1.1  新建工程项目 64

5.1.2  导入网格 65

5.1.3  保存项目 66

5.2  设置计算域 66

5.2.1  Basic Settings（基本设置）选项卡 67

5.2.2  Fluid Models（流体模型）选项卡 68

5.2.3  Initialization（初始化）选项卡 70

5.2.4  Fluid Specific Models（特定流体模型）选项卡 70

5.2.5  Fluid Pairs Models（流体对模型）选项卡 70

5.2.6  Porosity Settings（多孔介质设置）选项卡 71

5.3  设置边界条件 72

5.3.1  边界条件的创建 72

5.3.2  边界条件的类型 72

5.4  设置初始条件 75

5.5  设置求解器 76

5.5.1  Basic Settings（基本设置）选项卡 76

5.5.2  Equation Class Settings（方程分类设置）选项卡 77

5.5.3  Advanced Options（高级设置）

选项卡 77

5.6  输出文件和设置监控 77

5.7  本章小结 78

第6章  CFX数值求解 79

6.1  启动求解管理器 79

6.2  工作界面 81

6.3  求解文件输出 82

6.4  本章小结 83

第7章  CFX后处理 84

7.1  启动后处理器 84

7.2  工作界面 85

7.3  创建位置 86

7.3.1  Point（生成点） 87

7.3.2  Point Cloud（点云） 88

7.3.3  Line（线） 89

7.3.4  Plane（面） 90

7.3.5  Volume（体） 91

7.3.6  Isosurface（等值面） 92

7.3.7  Iso Clip（区域值面） 93

7.3.8  Vortex Core Region（型芯区域） 94

7.3.9  Surface of Revolution（旋转面） 94

7.3.10  Polyline（曲线） 95

7.3.11  User Surface（自定义面） 96

7.3.12  Surface Group（多组面） 97

7.4  创建对象 97

7.4.1  创建Vector（矢量）对象 98

7.4.2  创建Contour（云图）对象 99

7.4.3  创建Streamline（流线）对象 100

7.4.4  创建Particle Track（粒子轨迹）对象 101

7.4.5  创建Volume Rendering（体绘制）对象 102

7.4.6  创建Text（文本）对象 102

7.4.7  其他创建对象 103

7.5  创建数据 105

7.5.1  Variables（变量） 105

7.5.2  Expressions（表达式） 105

7.6  本章小结 106

第8章  稳态和非稳态模拟实例 107

8.1  喷射混合管内的稳态流动 107

8.1.1  案例介绍 107

8.1.2  启动CFX并建立分析项目 108

8.1.3  导入网格 108

8.1.4  设置随温度变化的物质参数 108

8.1.5  修改物质属性 110

8.1.6  边界条件 111

8.1.7  初始条件 115

8.1.8  求解控制 115

8.1.9  计算求解 116

8.1.10  结果后处理 118

8.2  烟囱非稳态流动 120

8.2.1  案例介绍 120

8.2.2  启动CFX并建立分析项目 121

8.2.3  导入网格 121

8.2.4  设置随温度变化的物质参数 121

8.2.5  设置分析类型 122

8.2.6  边界条件 122

8.2.7  初始条件 128

8.2.8  求解控制 128

8.2.9  输出控制 128

8.2.10  计算求解 129

8.2.11  结果后处理 130

8.3  本章小结 132

第9章  内部流动分析实例 133

9.1  圆管内气体的流动 133

9.1.1  案例介绍 133

9.1.2  启动CFX并建立分析项目 133

9.1.3  导入网格 134

9.1.4  边界条件 134

9.1.5  初始条件 136

9.1.6  求解控制 137

9.1.7  计算求解 137

9.1.8  结果后处理 139

9.2  静态混合器内水的流动 141

9.2.1  案例介绍 141

9.2.2  启动CFX并建立分析项目 141

9.2.3  导入网格 142

9.2.4  边界条件 142

9.2.5  初始条件 145

9.2.6  求解控制 145

9.2.7  计算求解 146

9.2.8  结果后处理 147

9.3  本章小结 151

第10章  外部流动分析实例 152

10.1  钝体绕流 152

10.1.1  案例介绍 152

10.1.2  启动CFX并建立分析项目 153

10.1.3  导入网格 153

10.1.4  边界条件 153

10.1.5  初始条件 158

10.1.6  求解控制 158

10.1.7  计算求解 159

10.1.8  结果后处理 161

10.2  机翼超音速流动 166

10.2.1  案例介绍 166

10.2.2  启动CFX并建立分析项目 166

10.2.3  导入网格 167

10.2.4  边界条件 167

10.2.5  初始条件 173

10.2.6  求解控制 173

10.2.7  计算求解 173

10.2.8  结果后处理 175

10.3  本章小结 176

第11章  多相流分析实例 177

11.1  自由表面流动 177

11.1.1  案例介绍 177

11.1.2  启动CFX并建立分析项目 178

11.1.3  导入网格 178

11.1.4  导入表达式 178

11.1.5  边界条件 179

11.1.6  初始条件 184

11.1.7  自适应网格设置 185

11.1.8  求解控制 185

11.1.9  计算求解 186

11.1.10  结果后处理 187

11.2  混合容器内多相流动 191

11.2.1  案例介绍 191

11.2.2  启动CFX并建立分析项目 191

11.2.3  导入网格 192

11.2.4  边界条件 193

11.2.5  初始条件 206

11.2.6  求解控制 206

11.2.7  计算求解 207

11.2.8  结果后处理 208

11.3  本章小结 211

第12章  空调通风和传热流动分析实例 212

12.1  空调通风 212

12.1.1  案例介绍 212

12.1.2  启动CFX并建立分析项目 213

12.1.3  导入网格 213

12.1.4  导入CCL文件 214

12.1.5  编译Fortune子程序 214

12.1.6  设置CEL程序 215

12.1.7  设置分析类型 215

12.1.8  边界条件 216

12.1.9  初始条件 220

12.1.10  求解控制 220

12.1.11  输出控制 221

12.1.12  计算求解 221

12.1.13  结果后处理 222

12.2  传热流动分析 225

12.2.1  案例介绍 225

12.2.2  启动CFX并建立分析项目 225

12.2.3  导入网格 225

12.2.4  编辑物质属性 226

12.2.5  边界条件 227

12.2.6  求解控制 233

12.2.7  计算求解 233

12.2.8  结果后处理 235

12.3  本章小结 237

第13章  多孔介质和气固两相分析实例 238

13.1  催化转换器内多孔介质流动 238

13.1.1  案例介绍 239

13.1.2  启动CFX并建立分析项目 239

13.1.3  导入CCL文件 239

13.1.4  导入网格 240

13.1.5  边界条件 241

13.1.6  初始条件 248

13.1.7  求解控制 249

13.1.8  离散化设置 249

13.1.9  计算求解 250

13.1.10  结果后处理 251

13.2  气升式反应器内气固两相流动 255

13.2.1  案例介绍 255

13.2.2  启动CFX并建立分析项目 256

13.2.3  导入网格 256

13.2.4  边界条件 257

13.2.5  初始条件 264

13.2.6  求解控制 265

13.2.7  计算求解 266

13.2.8  结果后处理 267

13.3  本章小结 269

第14章  化学反应分析实例 270

14.1  室内甲烷燃烧模拟 270

14.1.1  案例介绍 270

14.1.2  启动CFX并建立分析项目 270

14.1.3  导入网格 271

14.1.4  反应混合物属性 271

14.1.5  边界条件 272

14.1.6  初始条件 277

14.1.7  求解控制 278

14.1.8  计算求解 278

14.1.9  结果后处理 280

14.2  煤粉燃烧 284

14.2.1  案例介绍 284

14.2.2  启动CFX并建立分析项目 284

14.2.3  导入网格 284

14.2.4  导入CCL文件 285

14.2.5  边界条件 285

14.2.6  初始条件 295

14.2.7  求解控制 295

14.2.8  计算求解 296

14.2.9  结果后处理 297

14.3  旋转炉煤粉燃烧 299

14.3.1  项目导入 299

14.3.2  修改边界条件 299

14.3.3  计算求解 300

14.3.4  结果后处理 300

14.4  旋转炉煤粉燃烧生成NO模拟 301

14.4.1  项目导入 301

14.4.2  修改边界条件 302

14.4.3  计算求解 302

14.4.4  结果后处理 302

14.5  本章小结 303

第15章  动网格分析实例 304

15.1  球阀流动 304

15.1.1  案例介绍 304

15.1.2  启动CFX并建立分析项目 305

15.1.3  导入网格 305

15.1.4  设置分析类型 306

15.1.5  边界条件 306

15.1.6  初始条件 313

15.1.7  求解控制 313

15.1.8  输出控制 313

15.1.9  计算求解 314

15.1.10  结果后处理 315

15.2  浮标运动分析 319

15.2.1  案例介绍 319

15.2.2  启动CFX并建立分析项目 319

15.2.3  导入网格 320

15.2.4  导入表达式 320

15.2.5  设置分析类型 321

15.2.6  边界条件 321

15.2.7  初始条件 328

15.2.8  求解控制 329

15.2.9  输出控制 329

15.2.10  计算求解 330

15.2.11  结果后处理 331

15.3  本章小结 333

第16章  CFX在Workbench中的应用 334

16.1  圆管内气体的流动 334

16.1.1  案例介绍 334

16.1.2  启动Workbench并建立分析项目 334

16.1.3  导入几何体 335

16.1.4  划分网格 335

16.1.5  边界条件 339

16.1.6  初始条件 341

16.1.7  求解控制 341

16.1.8  计算求解 342

16.1.9  结果后处理 343

16.1.10  保存与退出 345

16.2  三通内气体的流动 346

16.2.1  案例介绍 346

16.2.2  启动Workbench并建立分析项目 346

16.2.3  导入几何体 347

16.2.4  划分网格 347

16.2.5  边界条件 352

16.2.6  初始条件 355

16.2.7  求解控制 355

16.2.8  计算求解 355

16.2.9  结果后处理 356

16.2.10  保存与退出 358

16.3  本章小结 359

参考文献 360