Fluent 17.0流体仿真从入门到精通

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 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 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 1.1.7 流体力学专业词汇 9 1.2　计算流体力学基础 12 1.2.1 计算流体力学的发展 12 1.2.2 计算流体力学的求解过程 13 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 15 1.2.5 有限体积法的求解方法 17 1.3　计算流体力学应用领域 18 1.4　常用的CFD商用软件 18 1.4.1 PHOENICS 19 1.4.2 STAR-CD 19 1.4.3 STAR-CCM 19 1.4.4 CFX 20 1.4.5 Fluent 21 1.5 本章小结 22 第2章 Fluent软件简介 23 2.1 Fluent的软件结构 23 2.1.1 启动Fluent 24 2.1.2 Fluent用户界面 26 2.1.3 Fluent文件读入与输出 27 2.2 Fluent计算类型及应用领域 32 2.3 Fluent求解步骤 33 2.3.1 制订分析方案 33 2.3.2 求解步骤 33 2.4 Fluent使用的单位制 34 2.5 Fluent使用的文件类型 34 2.6 本章小结 35 第3章 创建几何模型 36 3.1 建立几何模型概述 36 3.2 DesignModeler简介 37 3.2.1 启动DesignModeler 37 3.2.2 DesignModeler的用户界面 38 3.3 草图模式 40 3.3.1 进入草图模式 40 3.3.2 创建新平面 40 3.3.3 创建草图 41 3.3.4 几何模型的关联性 41 3.4 创建3D几何体 42 3.4.1 拉伸 42 3.4.2 旋转 43 3.4.3 扫掠 44 3.4.4 直接创建3D几何体 44 3.4.5 填充和包围 45 3.5 导入外部CAD文件 46 3.6 创建几何体的实例操作 48 3.7 本章小结 51 第4章 生成网格 52 4.1 网格生成概述 52 4.1.1 网格划分技术 52 4.1.2 网格类型 52 4.2 ANSYS ICEM CFD简介 53 4.2.1 工作流程 54 4.2.2 ICEM CFD的文件类型 55 4.2.3 ICEM CFD的用户界面 55 4.3 ANSYS ICEM CFD的基本用法 55 4.3.1 几何模型的创建 56 4.3.2 几何文件导入 59 4.3.3 网格生成 60 4.3.4 块的生成 68 4.3.5 网格编辑 73 4.3.6 网格输出 79 4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析 80 4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析 项目 80 4.4.2 导入几何模型 81 4.4.3 模型建立 81 4.4.4 生成块 84 4.4.5 网格生成 90 4.4.6 网格质量检查 91 4.4.7 网格输出 91 4.5 本章小结 92 第5章 Fluent计算设置 93 5.1 网格导入与工程项目保存 93 5.1.1 启动Fluent 93 5.1.2 网格导入 94 5.1.3 网格质量检查 94 5.1.4 显示网格 95 5.1.5 修改网格 96 5.1.6 光顺网格与交换单元面 100 5.1.7 项目保存 100 5.2 设置求解器及操作条件 100 5.2.1 求解器设置 101 5.2.2 操作条件设置 101 5.3 物理模型设定 102 5.3.1 多相流模型 102 5.3.2 能量方程 104 5.3.3 湍流模型 104 5.3.4 辐射模型 107 5.3.5 组分输运和反应模型 108 5.3.6 离散相模型 110 5.3.7 凝固和融化模型 111 5.3.8 气动噪声模型 111 5.4 材料性质设定 112 5.4.1 物性参数 112 5.4.2 参数设定 113 5.5 边界条件设定 116 5.5.1 边界条件分类 116 5.5.2 边界条件设置 117 5.5.3 常用边界条件类型 119 5.6 求解控制参数设定 136 5.6.1 求解方法设置 136 5.6.2 松弛因子设置 138 5.6.3 求解极限设置 138 5.7 初始条件设定 139 5.7.1 定义全局初始条件 139 5.7.2 定义局部区域初始值 140 5.8 求解设定 141 5.8.1 求解设置 141 5.8.2 求解过程监视 143 5.9 本章小结 146 第6章 计算结果后处理 147 6.1 Fluent的后处理功能 147 6.1.1 创建表面 147 6.1.2 图形及可视化技术 148 6.1.3 动画技术 151 6.2 CFD-Post后处理器 152 6.2.1 启动后处理器 152 6.2.2 工作界面 152 6.2.3 创建位置 153 6.2.4 创建对象 163 6.2.5 创建数据 169 6.3 本章小结 171 第7章 稳态和非稳态模拟实例 172 7.1 管内稳态流动 172 7.1.1 案例介绍 172 7.1.2 启动Fluent并导入 网格 173 7.1.3 定义求解器 174 7.1.4 定义模型 174 7.1.5 设置材料 175 7.1.6 边界条件 175 7.1.7 设置计算域 177 7.1.8 求解控制 177 7.1.9 初始条件 178 7.1.10 求解过程监视 178 7.1.11 计算求解 179 7.1.12 结果后处理 179 7.2 喷嘴内瞬态流动 180 7.2.1 案例介绍 180 7.2.2 启动Fluent并导入 网格 181 7.2.3 定义求解器 182 7.2.4 定义模型 182 7.2.5 设置材料 183 7.2.6 边界条件 183 7.2.7 求解控制 184 7.2.8 初始条件 185 7.2.9 求解过程监视 185 7.2.10 网格自适应 186 7.2.11 计算求解 187 7.2.12 结果后处理 187 7.2.13 瞬态计算 189 7.2.14 瞬态计算结果 189 7.3 本章小结 191 第8章 内部流动分析实例 192 8.1 圆管内气体的流动 192 8.1.1 案例介绍 192 8.1.2 启动Fluent并导入 网格 193 8.1.3 定义求解器 193 8.1.4 定义模型 194 8.1.5 设置材料 194 8.1.6 边界条件 195 8.1.7 求解控制 195 8.1.8 初始条件 196 8.1.9 求解过程监视 197 8.1.10 计算求解 197 8.1.11 结果后处理 197 8.2 三通内水的流动 199 8.2.1 案例介绍 199 8.2.2 启动Fluent并导入 网格 199 8.2.3 定义求解器 200 8.2.4 定义模型 201 8.2.5 设置材料 202 8.2.6 设置区域条件 202 8.2.7 边界条件 203 8.2.8 求解控制 204 8.2.9 初始条件 205 8.2.10 求解过程监视 205 8.2.11 计算求解 208 8.2.12 结果后处理 208 8.3 本章小结 210 第9章 外部流动分析实例 211 9.1 圆柱绕流 211 9.1.1 案例介绍 211 9.1.2 启动Fluent并导入 网格 211 9.1.3 定义求解器 212 9.1.4 定义模型 213 9.1.5 设置材料 213 9.1.6 边界条件 214 9.1.7 求解控制 215 9.1.8 初始条件 215 9.1.9 求解过程监视 216 9.1.10 计算求解 217 9.1.11 结果后处理 217 9.1.12 定义求解器修改 218 9.1.13 求解控制修改 218 9.1.14 计算求解 219 9.1.15 求解控制修改 220 9.1.16 计算求解 220 9.1.17 结果后处理 220 9.2 机翼超音速流动 222 9.2.1 案例介绍 222 9.2.2 启动Fluent并导入 网格 222 9.2.3 定义求解器 223 9.2.4 定义模型 223 9.2.5 设置材料 224 9.2.6 边界条件 225 9.2.7 求解控制 225 9.2.8 初始条件 226 9.2.9 求解过程监视 226 9.2.10 计算求解 227 9.2.11 结果后处理 229 9.3 本章小结 232 第10章 多相流分析实例 233 10.1 自由表面流动 233 10.1.1 案例介绍 233 10.1.2 启动Fluent并导入 网格 234 10.1.3 定义求解器 234 10.1.4 定义湍流模型 234 10.1.5 设置材料 235 10.1.6 定义多相流模型 236 10.1.7 求解控制 237 10.1.8 初始条件 237 10.1.9 求解过程监视 238 10.1.10 动画设置 239 10.1.11 计算求解 240 10.1.12 结果后处理 240 10.2 水罐内多相流动 241 10.2.1 案例介绍 241 10.2.2 启动Fluent并导入 网格 242 10.2.3 定义求解器 243 10.2.4 定义湍流模型 243 10.2.5 设置材料 244 10.2.6 定义多相流模型 245 10.2.7 边界条件 246 10.2.8 求解控制 248 10.2.9 初始条件 248 10.2.10 计算结果输出设置 250 10.2.11 定义计算活动 250 10.2.12 求解过程监视 251 10.2.13 动画设置 252 10.2.14 计算求解 253 10.2.15 结果后处理 254 10.3 本章小结 254 第11章 离散相分析实例 255 11.1 反应器内粒子流动 255 11.1.1 案例介绍 255 11.1.2 启动Fluent并导入 网格 256 11.1.3 定义求解器 257 11.1.4 定义湍流模型 257 11.1.5 边界条件 258 11.1.6 定义离散相模型 259 11.1.7 修改边界条件 260 11.1.8 设置材料 261 11.1.9 求解控制 261 11.1.10 初始条件 262 11.1.11 求解过程监视 262 11.1.12 计算求解 263 11.1.13 结果后处理 263 11.2 喷嘴内粒子流动 265 11.2.1 案例介绍 265 11.2.2 启动Fluent并导入网格 265 11.2.3 定义求解器 266 11.2.4 定义模型 266 11.2.5 设置材料 267 11.2.6 边界条件 268 11.2.7 求解控制 271 11.2.8 初始条件 271 11.2.9 求解过程监视 272 11.2.10 计算求解 272 11.2.11 结果后处理 272 11.2.12 定义离散相模型 276 11.2.13 修改材料设置 277 11.2.14 计算求解 278 11.2.15 结果后处理 278 11.3 本章小结 279 第12章 传热流动分析实例 280 12.1 芯片传热分析 280 12.1.1 案例介绍 280 12.1.2 启动Fluent并导入 网格 281 12.1.3 定义求解器 282 12.1.4 定义模型 282 12.1.5 设置材料 283 12.1.6 设置区域条件 283 12.1.7 边界条件 284 12.1.8 求解控制 287 12.1.9 初始条件 287 12.1.10 求解过程监视 287 12.1.11 计算求解 289 12.1.12 结果后处理 289 12.1.13 网格自适应 291 12.1.14 计算求解 294 12.1.15 结果后处理 295 12.2 车灯传热分析 297 12.2.1 案例介绍 297 12.2.2 启动Fluent并导入 网格 297 12.2.3 定义求解器 298 12.2.4 定义模型 299 12.2.5 设置材料 299 12.2.6 设置区域条件 301 12.2.7 边界条件 302 12.2.8 求解控制 306 12.2.9 初始条件 307 12.2.10 求解过程监视 308 12.2.11 计算求解 310 12.2.12 结果后处理 311 12.3 本章小结 312 第13章 多孔介质和气动噪音分析 实例 313 13.1 催化转换器内多孔介质流动 313 13.1.1 案例介绍 313 13.1.2 启动Fluent并导入 网格 314 13.1.3 定义求解器 315 13.1.4 定义湍流模型 315 13.1.5 设置材料 316 13.1.6 设置计算域 316 13.1.7 边界条件 317 13.1.8 求解控制 318 13.1.9 初始条件 319 13.1.10 求解过程监视 319 13.1.11 计算求解 320 13.1.12 结果后处理 321 13.2 圆柱外气动噪声模拟 325 13.2.1 案例介绍 325 13.2.2 启动Fluent并导入 网格 326 13.2.3 定义求解器 327 13.2.4 定义湍流模型 327 13.2.5 设置材料 328 13.2.6 边界条件 328 13.2.7 求解控制 329 13.2.8 初始条件 329 13.2.9 求解过程监视 330 13.2.10 计算求解 330 13.2.11 定义声学模型 331 13.2.12 计算求解 332 13.2.13 结果后处理 332 13.3 本章小结 334 第14章 化学反应分析实例 335 14.1 多相流燃烧模拟 335 14.1.1 案例介绍 335 14.1.2 启动Fluent并导入 网格 335 14.1.3 定义求解器 336 14.1.4 定义湍流模型 336 14.1.5 定义多相流模型 337 14.1.6 定义多组分模型 337 14.1.7 设置材料 338 14.1.8 导入UDF文件 344 14.1.9 边界条件 346 14.1.10 求解控制 348 14.1.11 初始条件 348 14.1.12 求解过程监视 348 14.1.13 计算求解 349 14.1.14 结果后处理 350 14.2 表面化学反应模拟 351 14.2.1 案例介绍 351 14.2.2 启动Fluent并导入 网格 352 14.2.3 定义求解器 353 14.2.4 定义能量模型 354 14.2.5 定义多组分模型 354 14.2.6 设置材料 355 14.2.7 边界条件 358 14.2.8 求解控制 362 14.2.9 初始条件 363 14.2.10 求解过程监视 363 14.2.11 计算求解 364 14.2.12 结果后处理 364 14.3 本章小结 367 第15章 动网格分析实例 368 15.1 理论基础 368 15.1.1 基本思路 368 15.1.2 基本设置 369 15.2 阀门运动 370 15.2.1 案例介绍 371 15.2.2 启动Fluent并导入 网格 371 15.2.3 定义求解器 372 15.2.4 定义模型 372 15.2.5 设置材料 373 15.2.6 边界条件 374 15.2.7 设置分界面 374 15.2.8 动网格设置 375 15.2.9 求解控制 378 15.2.10 初始条件 378 15.2.11 求解过程监视 378 15.2.12 计算求解 379 15.2.13 结果后处理 379 15.3 风力涡轮机分析1 380 15.3.1 案例介绍 380 15.3.2 启动Fluent并导入 网格 381 15.3.3 定义求解器 382 15.3.4 定义模型 382 15.3.5 设置材料 383 15.3.6 边界条件 383 15.3.7 设置分界面 385 15.3.8 动网格设置 386 15.3.9 求解控制 387 15.3.10 初始条件 387 15.3.11 求解过程监视 388 15.3.12 计算结果输出设置 388 15.3.13 计算求解 388 15.3.14 结果后处理 389 15.4 风力涡轮机分析2 390 15.4.1 定义求解器 390 15.4.2 动网格设置 390 15.4.3 动画设置 392 15.4.4 计算求解 393 15.4.5 结果后处理 393 15.5 本章小结 394 第16章 Fluent在Workbench中的 应用 395 16.1 圆管内气体的流动 395 16.1.1 案例介绍 395 16.1.2 启动Workbench并建立 分析项目 395 16.1.3 导入几何体 396 16.1.4 划分网格 397 16.1.5 定义模型 400 16.1.6 边界条件 401 16.1.7 求解控制 401 16.1.8 初始条件 402 16.1.9 求解过程监视 402 16.1.10 计算求解 403 16.1.11 结果后处理 403 16.1.12 保存与退出 405 16.2 三通内气体的流动 405 16.2.1 案例介绍 406 16.2.2 启动Workbench并建立 分析项目 406 16.2.3 导入几何体 407 16.2.4 划分网格 408 16.2.5 定义模型 410 16.2.6 边界条件 411 16.2.7 求解控制 412 16.2.8 初始条件 412 16.2.9 求解过程监视 413 16.2.10 计算求解 413 16.2.11 结果后处理 414 16.2.12 保存与退出 416 16.3 探头外空气流动 416 16.3.1 案例介绍 416 16.3.2 启动Workbench并建立 分析项目 417 16.3.3 导入几何体 417 16.3.4 划分网格 417 16.3.5 定义模型 419 16.3.6 边界条件 420 16.3.7 求解控制 421 16.3.8 初始条件 421 16.3.9 求解过程监视 422 16.3.10 计算求解 422 16.3.11 结果后处理 423 16.3.12 保存与退出 425 16.4 本章小结 425 参考文献 426