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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7

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10

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11

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14

1.3 计算流体力学的应用领域15

1.4 常用的CFD商用软件16

1.4.1 PHOENICS16

1.4.2 STAR-CD16

1.4.3 STAR-CCM＋17

1.4.4 FLUENT17

1.4.5 CFX18

1.5 本章小结19

第2章 CFX软件简介20

2.1 CFX的软件结构20

2.1.1 启动CFX21

2.1.2 前处理器22

2.1.3 求解管理器23

2.1.4 后处理器24

2.2 CFX的文件类型25

2.3 本章小结26

第3章 创建几何模型27

3.1 建立几何模型概述27

3.2 DesignModeler简介28

3.3 草图模式31

3.3.1 进入草图模式31

3.3.2 创建新平面31

3.3.3 创建草图32

3.3.4 几何模型的关联性32

3.4 创建3D几何体33

3.4.1 拉伸（Extrude）34

3.4.2 旋转（Revolve）34

3.4.3 扫掠（Sweep）35

3.4.4 直接创建3D几何体（Primitives）35

3.4.5 填充（Fill）和包围（Enclosure）36

3.5 导入外部CAD文件37

3.6 创建几何体的实例操作38

3.7 本章小结42

第4章 生成网格43

4.1 网格生成概述43

4.2 ANSYS ICEM CFD简介44

4.2.1 ICEM CFD的工作流程45

4.2.2 ICEM CFD的文件类型46

4.2.3 ICEM CFD的用户界面46

4.3 ANSYS ICEM CFD基本用法46

4.3.1 创建几何模型47

4.3.2 导入几何文件51

4.3.3 生成网格52

4.3.4 生成块58

4.3.5 编辑网格63

4.3.6 输出网格70

4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析71

4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析项目71

4.4.2 导入几何模型71

4.4.3 建立模型72

4.4.4 生成网格75

4.4.5 编辑网格76

4.4.6 输出网格76

4.5 本章小结77

第5章 CFX前处理78

5.1 新建工程项目与网格导入78

5.1.1 新建工程项目78

5.1.2 导入网格79

5.1.3 保存项目80

5.2 设置计算域80

5.2.1 Basic Settings（基本设置）选项卡81

5.2.2 Fluid Models（流体模型）选项卡82

5.2.3 Initialization（初始化）选项卡84

5.2.4 Fluid Specific Models（流体模型）选项卡85

5.2.5 Fluid Pairs Models（流体对）选项卡85

5.2.6 Porosity Settings（多孔介质设置）选项卡85

5.3 设置边界条件86

5.3.1 边界条件的创建86

5.3.2 边界条件的类型87

5.4 设置初始条件90

5.5 设置求解器91

5.5.1 Basic Settings（基本设置）选项卡91

5.5.2 Equation Class Settings（方程分类设置）选项卡92

5.5.3 Advanced Options（高级设置）选项卡92

5.6 输出文件和设置监控93

5.7 本章小结94

第6章 CFX数值求解95

6.1 启动求解管理器95

6.2 设置模拟计算97

6.3 工作界面97

6.4 求解文件输出99

6.5 本章小结100

第7章 CFX后处理101

7.1 启动后处理器101

7.2 工作界面102

7.3 创建位置103

7.3.1 Point（生成点）103

7.3.2 Point Cloud（点云）104

7.3.3 Line（线）105

7.3.4 Plane（面）106

7.3.5 Volume（体）108

7.3.6 lsosurface（等值面）109

7.3.7 lsolip（区域值面）110

7.3.8 Vortex Core Region（型芯区域）111

7.3.9 Suface of Revolution（旋转面）112

7.3.10 Polyline（曲线）113

7.3.11 User Surface（自定义面）114

7.3.12 Surface Group（多组面）115

7.4 创建对象115

7.4.1 创建Vector（矢量）对象115

7.4.2 创建Contour（云图）对象117

7.4.3 创建Streamline（流线）对象118

7.4.4 创建Particle Track（粒子轨迹）对象119

7.4.5 创建Volume Rendering（体绘制）对象120

7.4.6 创建Text（文本）对象120

7.4.7 其他创建对象121

7.5 创建数据122

7.5.1 Variables（变量）123

7.5.2 Expressions（表达式）123

7.6 本章小结124

第8章 稳态和非稳态模拟实例125

8.1 喷射混合管内的稳态流动125

8.1.1 案例介绍125

8.1.2 启动CFX并建立分析项目125

8.1.3 导入网格126

8.1.4 设置随温度变化的物质参数126

8.1.5 修改物质属性128

8.1.6 边界条件129

8.1.7 初始条件133

8.1.8 求解控制133

8.1.9 计算求解134

8.1.10 结果后处理135

8.2 烟囱非稳态流动138

8.2.1 案例介绍138

8.2.2 启动CFX并建立分析项目139

8.2.3 导入网格139

8.2.4 设置随温度变化的物质参数140

8.2.5 设置分析类型140

8.2.6 边界条件140

8.2.7 初始条件146

8.2.8 求解控制147

8.2.9 输出控制147

8.2.10 计算求解148

8.2.11 结果后处理150

8.3 本章小结152

第9章 内部流动分析实例153

9.1 圆管内气体的流动153

9.1.1 案例介绍153

9.1.2 启动CFX并建立分析项目153

9.1.3 导入网格154

9.1.4 边界条件154

9.1.5 初始条件157

9.1.6 求解控制157

9.1.7 计算求解157

9.1.8 结果后处理159

9.2 静态混合器内水的流动161

9.2.1 案例介绍161

9.2.2 启动CFX并建立分析项目161

9.2.3 导入网格162

9.2.4 边界条件162

9.2.5 初始条件166

9.2.6 求解控制166

9.2.7 计算求解166

9.2.8 结果后处理168

9.3 本章小结172

第10章 外部流动分析实例173

10.1 钝体绕流173

10.1.1 案例介绍173

10.1.2 启动CFX并建立分析项目173

10.1.3 导入网格174

10.1.4 边界条件174

10.1.5 初始条件180

10.1.6 求解控制180

10.1.7 计算求解180

10.1.8 结果后处理182

10.2 机翼超音速流动189

10.2.1 案例介绍189

10.2.2 启动CFX并建立分析项目190

10.2.3 导入网格190

10.2.4 边界条件191

10.2.5 初始条件197

10.2.6 求解控制198

10.2.7 计算求解198

10.2.8 结果后处理200

10.3 本章小结202

第11章 多相流分析实例203

11.1 自由表面流动203

11.1.1 案例介绍203

11.1.2 启动CFX并建立分析项目203

11.1.3 导入网格204

11.1.4 导入表达式204

11.1.5 边界条件205

11.1.6 初始条件211

11.1.7 自适应网格设置212

11.1.8 求解控制212

11.1.9 计算求解213

11.1.1 0结果后处理214

11.2 混合容器内多相流动220

11.2.1 案例介绍220

11.2.2 启动CFX并建立分析项目220

11.2.3 导入网格220

11.2.4 边界条件222

11.2.5 初始条件237

11.2.6 求解控制238

11.2.7 计算求解238

11.2.8 结果后处理240

11.3 本章小结242

第12章 空调通风和传热流动分析实例243

12.1 空调通风243

12.1.1 案例介绍243

12.1.2 启动CFX并建立分析项目243

12.1.3 导入网格244

12.1.4 导入CCL文件244

12.1.5 编译Fortune子程序245

12.1.6 设置CEL程序246

12.1.7 设置分析类型246

12.1.8 边界条件247

12.1.9 初始条件252

12.1.10 求解控制253

12.1.11 输出控制253

12.1.12 计算求解254

12.1.13 结果后处理255

12.2 传热流动分析258

12.2.1 案例介绍258

12.2.2 启动CFX并建立分析项目258

12.2.3 导入网格258

12.2.4 编辑物质属性259

12.2.5 边界条件260

12.2.6 求解控制267

12.2.7 计算求解268

12.2.8 结果后处理269

12.3 本章小结273

第13章 多孔介质和气固两相分析实例274

13.1 催化转换器内多孔介质流动274

13.1.1 案例介绍274

13.1.2 启动CFX并建立分析项目274

13.1.3 导入CCL文件275

13.1.4 导入网格275

13.1.5 边界条件277

13.1.6 初始条件286

13.1.7 求解控制286

13.1.8 离散化设置286

13.1.9 计算求解287

13.1.10 结果后处理288

13.2 气升式反应器内气固两相流动295

13.2.1 案例介绍295

13.2.2 启动CFX并建立分析项目295

13.2.3 导入网格295

13.2.4 边界条件296

13.2.5 初始条件305

13.2.6 求解控制306

13.2.7 计算求解306

13.2.8 结果后处理308

13.3 本章小结311

第14章 化学反应分析实例312

14.1 室内甲烷燃烧模拟312

14.1.1 案例介绍312

14.1.2 启动CFX并建立分析项目312

14.1.3 导入网格313

14.1.4 反应混合物属性313

14.1.5 边界条件314

14.1.6 初始条件320

14.1.7 求解控制320

14.1.8 计算求解321

14.1.9 结果后处理322

14.2 煤粉燃烧327

14.2.1 案例介绍327

14.2.2 启动CFX并建立分析项目327

14.2.3 导入网格328

14.2.4 导入CCL文件328

14.2.5 边界条件329

14.2.6 初始条件340

14.2.7 求解控制341

14.2.8 计算求解342

14.2.9 结果后处理343

14.3 旋转炉煤粉燃烧345

14.3.1 项目导入346

14.3.2 修改边界条件346

14.3.3 计算求解347

14.3.4 结果后处理347

14.4 旋转炉煤粉燃烧生成NO模拟348

14.4.1 项目导入348

14.4.2 修改边界条件348

14.4.3 计算求解349

14.4.4 结果后处理349

14.5 本章小结350

第15章 动网格分析实例351

15.1 球阀流动351

15.1.1 案例介绍351

15.1.2 启动CFX并建立分析项目351

15.1.3 导入网格352

15.1.4 设置分析类型352

15.1.5 边界条件353

15.1.6 初始条件361

15.1.7 求解控制362

15.1.8 输出控制362

15.1.9 计算求解363

15.1.10 结果后处理364

15.2 浮标运动分析369

15.2.1 案例介绍369

15.2.2 启动CFX并建立分析项目369

15.2.3 导入网格369

15.2.4 导入表达式370

15.2.5 设置分析类型371

15.2.6 边界条件371

15.2.7 初始条件379

15.2.8 求解控制380

15.2.9 输出控制381

15.2.10 计算求解382

15.2.11 结果后处理383

15.3 本章小结386

第16章 CFX在Workbench中的应用实例387

16.1 圆管内气体的流动387

16.1.1 案例介绍387

16.1.2 启动Workbench并建立分析项目387

16.1.3 导入几何体389

16.1.4 划分网格390

16.1.5 边界条件392

16.1.6 初始条件395

16.1.7 求解控制395

16.1.8 计算求解395

16.1.9 结果后处理397

16.1.10 保存与退出398

16.2 三通内气体的流动399

16.2.1 案例介绍399

16.2.2 启动Workbench并建立分析项目399

16.2.3 导入几何体400

16.2.4 划分网格402

16.2.5 边界条件404

16.2.6 初始条件407

16.2.7 求解控制407

16.2.8 计算求解408

16.2.9 结果后处理409

16.2.10 保存与退出411

16.3 本章小结411

参考文献412