CAX工程应用丛书FLUENT 19.0流体仿真从入门到精通

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 20
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 51
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 98
5.3.4 辐射模型 100
5.3.5 组分输运和反应模型 102
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 127
5.6.1 求解方法设置 127
5.6.2 松弛因子设置 129
5.6.3 求解极限设置 129
5.7 初始条件设定 130
5.7.1 定义全局初始条件 130
5.7.2 定义局部区域初始值 131
5.8 求解设定 132
5.8.1 求解设置 132
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 170
7.2.4 定义模型 171
7.2.5 设置材料 171
7.2.6 边界条件 172
7.2.7 求解控制 173
7.2.8 初始条件 173
7.2.9 求解过程监视 174
7.2.10 网格自适应 174
7.2.11 计算求解 175
7.2.12 结果后处理 175
7.2.13 瞬态计算 177
7.2.14 瞬态计算结果 177
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 201
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 205
9.1.17 结果后处理 205
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 207
9.2.3 定义求解器 208
9.2.4 定义模型 208
9.2.5 设置材料 209
9.2.6 边界条件 209
9.2.7 求解控制 210
9.2.8 初始条件 210
9.2.9 求解过程监视 211
9.2.10 计算求解 211
9.2.11 结果后处理 213
9.3 本章小结 216
第10章 多相流分析实例 217
10.1 自由表面流动 217
10.1.1 案例介绍 217
10.1.2 启动Fluent并导入网格 218
10.1.3 定义求解器 219
10.1.4 定义湍流模型 219
10.1.5 设置材料 220
10.1.6 定义多相流模型 220
10.1.7 求解控制 221
10.1.8 初始条件 222
10.1.9 求解过程监视 222
10.1.10 动画设置 223
10.1.11 计算求解 224
10.1.12 结果后处理 224
10.2 水罐内多相流动 225
10.2.1 案例介绍 225
10.2.2 启动Fluent并导入网格 226
10.2.3 定义求解器 227
10.2.4 定义湍流模型 227
10.2.5 设置材料 228
10.2.6 定义多相流模型 228
10.2.7 边界条件 230
10.2.8 求解控制 231
10.2.9 初始条件 232
10.2.10 计算结果输出设置 233
10.2.11 定义计算活动 233
10.2.12 求解过程监视 234
10.2.13 动画设置 234
10.2.14 计算求解 236
10.2.15 结果后处理 236
10.3 本章小结 236
第11章 离散相分析实例 237
11.1 反应器内粒子流动 237
11.1.1 案例介绍 237
11.1.2 启动Fluent并导入网格 238
11.1.3 定义求解器 238
11.1.4 定义湍流模型 239
11.1.5 边界条件 239
11.1.6 定义离散相模型 240
11.1.7 修改边界条件 242
11.1.8 设置材料 242
11.1.9 求解控制 243
11.1.10 初始条件 243
11.1.11 求解过程监视 244
11.1.12 计算求解 244
11.1.13 结果后处理 245
11.2 喷嘴内粒子流动 246
11.2.1 案例介绍 246
11.2.2 启动Fluent并导入网格 246
11.2.3 定义求解器 247
11.2.4 定义模型 248
11.2.5 设置材料 248
11.2.6 边界条件 249
11.2.7 求解控制 252
11.2.8 初始条件 252
11.2.9 求解过程监视 252
11.2.10 计算求解 253
11.2.11 结果后处理 253
11.2.12 定义离散相模型 256
11.2.13 修改材料设置 257
11.2.14 计算求解 258
11.2.15 结果后处理 258
11.3 本章小结 259
第12章 传热流动分析实例 260
12.1 芯片传热分析 260
12.1.1 案例介绍 260
12.1.2 启动Fluent并导入网格 261
12.1.3 定义求解器 261
12.1.4 定义模型 262
12.1.5 设置材料 262
12.1.6 设置区域条件 263
12.1.7 边界条件 264
12.1.8 求解控制 266
12.1.9 初始条件 266
12.1.10 求解过程监视 267
12.1.11 计算求解 268
12.1.12 结果后处理 268
12.1.13 网格自适应 270
12.1.14 计算求解 272
12.1.15 结果后处理 272
12.2 车灯传热分析 274
12.2.1 案例介绍 274
12.2.2 启动Fluent并导入网格 275
12.2.3 定义求解器 276
12.2.4 定义模型 276
12.2.5 设置材料 276
12.2.6 设置区域条件 278
12.2.7 边界条件 279
12.2.8 求解控制 283
12.2.9 初始条件 283
12.2.10 求解过程监视 284
12.2.11 计算求解 286
12.2.12 结果后处理 287
12.3 本章小结 288
第13章 多孔介质和气动噪声分析实例 289
13.1 催化转换器内多孔介质流动 289
13.1.1 案例介绍 289
13.1.2 启动Fluent并导入网格 290
13.1.3 定义求解器 291
13.1.4 定义湍流模型 291
13.1.5 设置材料 292
13.1.6 设置计算域 292
13.1.7 边界条件 293
13.1.8 求解控制 294
13.1.9 初始条件 295
13.1.10 求解过程监视 295
13.1.11 计算求解 296
13.1.12 结果后处理 296
13.2 圆柱外气动噪声模拟 300
13.2.1 案例介绍 300
13.2.2 启动Fluent并导入网格 300
13.2.3 定义求解器 301
13.2.4 定义湍流模型 302
13.2.5 设置材料 302
13.2.6 边界条件 303
13.2.7 求解控制 304
13.2.8 初始条件 304
13.2.9 求解过程监视 305
13.2.10 计算求解 306
13.2.11 定义声学模型 306
13.2.12 计算求解 307
13.2.13 结果后处理 307
13.3 本章小结 309
第14章 化学反应分析实例 310
14.1 多相流燃烧模拟 310
14.1.1 案例介绍 310
14.1.2 启动Fluent并导入网格 311
14.1.3 定义求解器 311
14.1.4 定义湍流模型 312
14.1.5 定义多相流模型 312
14.1.6 定义多组分模型 313
14.1.7 设置材料 313
14.1.8 导入UDF文件 319
14.1.9 边界条件 321
14.1.10 求解控制 322
14.1.11 初始条件 323
14.1.12 求解过程监视 323
14.1.13 计算求解 324
14.1.14 结果后处理 324
14.2 表面化学反应模拟 326
14.2.1 案例介绍 326
14.2.2 启动Fluent并导入网格 326
14.2.3 定义求解器 327
14.2.4 定义能量模型 328
14.2.5 定义多组分模型 328
14.2.6 设置材料 329
14.2.7 边界条件 332
14.2.8 求解控制 336
14.2.9 初始条件 336
14.2.10 求解过程监视 337
14.2.11 计算求解 337
14.2.12 结果后处理 337
14.3 本章小结 340

第15章 动网格分析实例 341
15.1 理论基础 341
15.1.1 基本思路 341
15.1.2 基本设置 342
15.2 阀门运动 343
15.2.1 案例介绍 344
15.2.2 启动Fluent并导入网格 344
15.2.3 定义求解器 345
15.2.4 定义模型 345
15.2.5 设置材料 346
15.2.6 边界条件 346
15.2.7 设置分界面 347
15.2.8 动网格设置 348
15.2.9 求解控制 350
15.2.10 初始条件 351
15.2.11 求解过程监视 351
15.2.12 计算求解 352
15.2.13 结果后处理 352
15.3 风力涡轮机分析1 353
15.3.1 案例介绍 353
15.3.2 启动Fluent并导入网格 354
15.3.3 定义求解器 354
15.3.4 定义模型 355
15.3.5 设置材料 355
15.3.6 边界条件 356
15.3.7 设置分界面 357
15.3.8 动网格设置 358
15.3.9 求解控制 359
15.3.10 初始条件 360
15.3.11 求解过程监视 360
15.3.12 计算结果输出设置 360
15.3.13 计算求解 361
15.3.14 结果后处理 361
15.4 风力涡轮机分析2 362
15.4.1 定义求解器 362
15.4.2 动网格设置 362

15.4.3 动画设置 364
15.4.4 计算求解 365
15.4.5 结果后处理 365
15.5 本章小结 365
第16章 Fluent在Workbench中的应用 366
16.1 圆管内气体的流动 366
16.1.1 案例介绍 366
16.1.2 启动Workbench并建立分析
项目 366
16.1.3 导入几何体 367
16.1.4 划分网格 368
16.1.5 定义模型 371
16.1.6 边界条件 371
16.1.7 求解控制 372
16.1.8 初始条件 372
16.1.9 求解过程监视 373
16.1.10 计算求解 373
16.1.11 结果后处理 373
16.1.12 保存与退出 375
16.2 三通内气体的流动 375
16.2.1 案例介绍 375
16.2.2 启动Workbench并建立分析
项目 376
16.2.3 导入几何体 376
16.2.4 划分网格 377
16.2.5 定义模型 380
16.2.6 边界条件 380
16.2.7 求解控制 381
16.2.8 初始条件 381
16.2.9 求解过程监视 382
16.2.10 计算求解 382
16.2.11 结果后处理 383
16.2.12 保存与退出 385
16.3 探头外空气流动 385
16.3.1 案例介绍 385
16.3.2 启动Workbench并建立分析
项目 385
16.3.3 导入几何体 386
16.3.4 划分网格 386
16.3.5 定义模型 388
16.3.6 边界条件 389
16.3.7 求解控制 389
16.3.8 初始条件 390
16.3.9 求解过程监视 390
16.3.10 计算求解 391
16.3.11 结果后处理 391
16.3.12 保存与退出 393
16.4 本章小结 393
参考文献 394