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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 流体力学概述1

1.1.2 连续介质模型3

1.1.3 流体的基本概念及性质3

1.1.4 流体流动分类11

1.1.5 流体流动描述的方法14

1.1.6 流体力学基本方程组15

1.1.7 湍流模型30

1.2 计算流体力学（CFD）基础39

1.2.1 CFD概述39

1.2.2 CFD求解力学问题的过程39

1.2.3 CFD数值模拟方法和分类42

1.2.4 有限体积法计算区域的离散44

1.2.5 有限体积法控制方程的离散45

1.2.6 CFD常用算法52

1.2.7 计算域网格生成技术65

1.3 CFD软件的构成66

1.3.1 前处理器67

1.3.2 求解器67

1.3.3 后处理器67

1.4 常用的商业CFD软件68

1.4.1 Phoenics软件68

1.4.2 STAR-CD软件68

1.4.3 ANSYS CFX软件69

1.4.4 ANSYS FLUENT软件70

1.5 本章小结70

第2章 FLUENT软件介绍71

2.1 FLUENT软件特点简介71

2.1.1 网格技术72

2.1.2 数值技术73

2.1.3 物理模型74

2.1.4 FLUENT的独有特点75

2.1.5 FLUENT系列软件简介76

2.2 FLUENT 14.0的新特性77

2.2.1 新的操作界面77

2.2.2 功能上的改进77

2.3 FLUENT 14.0的功能模块78

2.4 FLUENT与ANSYS Workbench79

2.4.1 ANSYS Workbench简介79

2.4.2 ANSYS Workbench的操作界面80

2.4.3 在ANSYS Workbench中打开FLUENT81

2.5 FLUENT 14.0的基本操作82

2.5.1 启动FLUENT主程序82

2.5.2 FLUENT主界面83

2.5.3 FLUENT读入网格84

2.5.4 检查网格84

2.5.5 选择基本物理模型85

2.5.6 设置材料属性85

2.5.7 相的定义86

2.5.8 设置计算区域条件86

2.5.9 设置边界条件87

2.5.1 0设置动网格87

2.5.1 1设置参考值88

2.5.1 2设置算法及离散格式88

2.5.1 3设置求解参数88

2.5.1 4设置监视窗口89

2.5.1 5初始化流场89

2.5.1 6与运行计算相关的设置90

2.5.1 7保存结果91

2.6 FLUENT的一个简单实例91

2.7 本章小结98

第3章 前处理方法99

3.1 常用前处理软件99

3.1.1 Gambit99

3.1.2 ANSYS ICEM CFD100

3.1.3 TGrid100

3.1.4 GridPro101

3.1.5 GridGEn简介101

3.2 Gambit的应用102

3.2.1 Gambit的基本功能102

3.2.2 Gambit的基本用法104

3.2.3 Gambit生成网格文件的操作步骤112

3.2.4 Gambit应用实例114

3.3 ANSYS ICEM CFD 14.0的应用118

3.3.1 ANSYSICEM CFD基本功能118

3.3.2 ANSYSICEM CFD 14.0的操作界面121

3.3.3 ANSYSICEM CFD 14.0的文件系统122

3.3.4 ANSYSICEM CFD 14.0的操作步骤123

3.3.5 ANSYS ICEM CFD 14.0应用实例124

3.4 本章小结132

第4章 后处理方法133

4.1 FLUENT内置后处理方法133

4.1.1 创建面134

4.1.2 显示及着色处理135

4.1.3 曲线绘制功能140

4.1.4 通量报告和积分计算141

4.2 Workbench CFD-Post通用后处理器144

4.2.1 启动CFD-Post144

4.2.2 创建位置145

4.2.3 颜色、渲染和视图148

4.2.4 矢量图、云图及流线图的绘制148

4.2.5 其他图形功能149

4.2.6 变量列表与表达式列表150

4.2.7 创建表格和图表152

4.2.8 制作报告155

4.2.9 动画制作156

4.2.1 0其他工具157

4.2.1 1 多文件模式157

4.3 Tecplot的用法158

4.3.1 概述158

4.3.2 Tecplot基本功能介绍159

4.3.3 Tecplot用法简介165

4.3.4 Tecplot读取FLUENT文件的方法178

4.4 本章小结179

第5章 FLUENT中常用的边界条件180

5.1 FLUENT中边界条件的分类180

5.2 边界条件设置及操作方法180

5.2.1 边界条件的设置181

5.2.2 边界条件的修改181

5.2.3 边界条件的复制181

5.2.4 边界的重命名182

5.3 FLUENT中流动出入口边界条件及参数确定182

5.3.1 用轮廓指定湍流参量183

5.3.2 湍流参量的估算183

5.4 FLUENT中常用的边界条件186

5.4.1 压力入口边界条件186

5.4.2 速度入口边界条件188

5.4.3 质量入口边界条件190

5.4.4 进气口边界条件191

5.4.5 进气扇边界条件192

5.4.6 压力出口边界条件193

5.4.7 压力远场边界条件194

5.4.8 通风口边界条件196

5.4.9 排气扇边界条件196

5.4.1 0壁面边界条件197

5.4.1 1对称边界条件203

5.4.1 2周期性边界条件204

5.4.1 3流体区域条件205

5.4.1 4固体区域条件206

5.4.1 5 出流边界条件207

5.4.1 6其他边界条件208

5.5 本章小结209

第6章 导热问题的数值模拟210

6.1 导热问题分析概述210

6.2 有内热源的导热问题的数值模拟211

6.2.1 案例简介211

6.2.2 FLUENT中求解计算211

6.2.3 计算结果后处理219

6.2.4 保存数据并退出222

6.3 钢球非稳态冷却过程的数值模拟222

6.3.1 案例简介222

6.3.2 FLUENT求解计算设置222

6.3.3 求解计算225

6.3.4 计算结果后处理及分析230

6.4 本章小结232

第7章 流体流动与传热的数值模拟233

7.1 流体流动与传热概述233

7.2 引射器内流场数值模拟235

7.2.1 案例简介235

7.2.2 FLUENT求解计算设置236

7.2.3 求解计算239

7.2.4 计算结果后处理及分析241

7.3 扇形教室空调通风的数值模拟243

7.3.1 案例简介243

7.3.2 FLUENT求解计算设置244

7.3.3 求解计算249

7.3.4 计算结果后处理及分析250

7.4 地埋管流固耦合换热的数值模拟252

7.4.1 案例简介252

7.4.2 FLUENT求解计算设置252

7.4.3 流场求解计算257

7.4.4 温度场求解计算设置259

7.4.5 温度场求解计算261

7.4.6 计算结果后处理及分析261

7.5 圆柱绕流流场的数值模拟263

7.5.1 案例简介263

7.5.2 FLUENT求解计算设置264

7.5.3 求解计算267

7.5.4 计算结果后处理及分析269

7.6 二维离心泵叶轮内流场数值模拟272

7.6.1 案例简介272

7.6.2 FLUENT求解计算设置272

7.6.3 求解计算277

7.6.4 计算结果后处理及分析278

7.7 本章小结281

第8章 自然对流与辐射换热的数值模拟282

8.1 自然对流与辐射换热概述282

8.2 相连方腔内自然对流换热的数值模拟284

8.2.1 案例简介284

8.2.2 FLUENT求解计算设置284

8.2.3 求解计算287

8.2.4 计算结果后处理及分析290

8.3 烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟294

8.3.1 案例简介294

8.3.2 FLUENT求解计算设置295

8.3.3 求解计算302

8.3.4 计算结果后处理及分析305

8.4 本章小结307

第9章 凝固和融化过程的数值模拟308

9.1 凝固和融化模型概述308

9.2 冰融化过程的数值模拟309

9.2.1 案例简介309

9.2.2 FLUENT求解计算设置309

9.2.3 求解计算313

9.2.4 计算结果后处理及分析316

9.3 本章小结317

第10章 多相流模型的数值模拟318

10.1 多相流概述318

10.2 孔口自由出流的数值模拟320

10.2.1 案例简介320

10.2.2 FLUENT求解计算设置321

10.2.3 求解计算325

10.2.4 计算结果后处理及分析329

10.3 水中气泡上升过程的数值模拟332

10.3.1 案例简介332

10.3.2 FLUENT求解计算设置333

10.3.3 求解计算336

10.3.4 计算结果后处理及分析340

10.4 水流对沙滩冲刷过程的数值模拟342

10.4.1 案例简介342

10.4.2 FLUENT求解计算设置343

10.4.3 求解计算348

10.4.4 计算结果后处理及分析351

10.5 气穴现象的数值模拟353

10.5.1 案例简介353

10.5.2 FLUENT求解计算设置354

10.5.3 求解计算358

10.5.4 计算结果后处理及分析360

10.6 本章小结362

第11章 离散相的数值模拟363

11.1 离散相模型概述363

11.2 引射器离散相流场的数值模拟364

11.2.1 案例简介364

11.2.2 FLUENT求解计算设置364

11.2.3 求解计算367

11.2.4 计算结果后处理及分析368

11.3 喷淋过程的数值模拟370

11.3.1 案例简介370

11.3.2 FLUENT求解计算设置371

11.3.3 求解计算375

11.3.4 计算结果后处理及分析377

11.4 本章小结379

第12章 组分传输与气体燃烧的数值模拟380

12.1 组分传输与气体燃烧概述380

12.2 室内甲醛污染物浓度的数值模拟382

12.2.1 案例简介382

12.2.2 FLUENT求解计算设置383

12.2.3 求解计算387

12.2.4 计算结果后处理及分析389

12.3 焦炉煤气燃烧的数值模拟390

12.3.1 案例简介390

12.3.2 FLUENT求解计算设置391

12.3.3 求解计算397

12.3.4 计算结果后处理及分析399

12.4 本章小结401

第13章 动网格问题的数值模拟402

13.1 动网格问题概述402

13.2 两车交会过程的数值模拟403

13.2.1 案例简介403

13.2.2 FLUENT求解计算设置404

13.2.3 求解计算409

13.2.4 计算结果后处理及分析412

13.3 运动物体强制对流换热的数值模拟413

13.3.1 案例简介413

13.3.2 FLUENT求解计算设置414

13.3.3 求解计算419

13.3.4 计算结果后处理及分析422

13.4 双叶轮旋转流场的数值模拟423

13.4.1 案例简介423

13.4.2 FLUENT求解计算设置424

13.4.3 求解计算428

13.4.4 计算结果后处理及分析431

13.5 本章小结433

第14章 多孔介质内流动与换热的数值模拟434

14.1 多孔介质模型概述434

14.2 多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟435

14.2.1 案例简介435

14.2.2 FLUENT求解计算设置436

14.2.3 求解计算439

14.2.4 计算结果后处理及分析442

14.3 三维多孔介质内部流动的数值模拟444

14.3.1 案例简介444

14.3.2 FLUENT求解计算设置445

14.3.3 求解计算448

14.3.4 计算结果后处理及分析450

14.4 本章小结451

附录1 UDF宏简列452

附录2 UDF宏具体解释453

附录2.1 通用宏及其定义的函数453

附录2.2 离散相模型宏及其定义的函数455

附录2.3 多相模型的宏及其定义的函数457

附录3 UDF的部分常用函数458

参考文献461