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ANSYS FLUENT 16.0超级学习手册

作者 唐家鹏
出版社 人民邮电出版社
出版日期 2016-06-01
页数 600
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787115422040
价格 89
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出版信息

ISBN:9787115422040
语言:简体中文
包装/印刷类型:1
开本:16开
出版时间:2016-06-01
页数:600

内容简介

本书全面介绍了ANSYS FLUENT 16.0流场分析计算的各种功能和基本操作方法。首先介绍了CFD基础理论和FLUENT基本知识;然后通过典型的实例来讲解FLUENT在传热、传质及流场等实际工程中的应用方法和技巧,包括运动部件的速度场模拟、UDF和UDS的使用、并行计算的设置、计算区域的绘制和边界条件的定义、Tecplot的数据处理等。

本书以有限体积分析法(又称为控制容积法)为基础,结合作者多年的使用和开发经验,通过丰富的工程实例详细介绍ANSYS FLUENT 16.0在各个专业领域的应用。

全书分为基础和实例两个部分,共16章。基础部分详细介绍了流体力学的相关理论基础知识和ANSYS FLUENT 16.0软件,包括FLUENT软件、前处理、后处理、常用的边界条件等内容;实例部分包括导热问题、流体流动与传热、自然对流与辐射换热、凝固和融化过程、多相流模型、离散相、组分传输与气体燃烧、动网格问题、多孔介质内部流动与换热、UDF基础应用和燃料电池问题等的数值模拟。本书每个实例都有详细的说明和操作步骤,读者只需按书中的方法和步骤进行软件操作,即可完成一个具体问题的数值模拟和分析,进而逐步学会ANSYS FLUENT 16.0软件的使用。本书光盘配有书中实例的几何模型以及实例的网格模型,方便读者查阅。

本书内容翔实,既可以作为动力、能源、水利、航空、冶金、海洋、环境、气象、流体工程等专业领域的工程技术人员参考用书,也可以作为高等院校相关专业高年级本科生、研究生的学习用书。

图书目录

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 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 29

1.2 计算流体力学(CFD)基础 37

1.2.1 CFD概述 37

1.2.2 CFD求解力学问题的过程 38

1.2.3 CFD数值模拟方法和分类 40

1.2.4 有限体积法计算区域的离散 42

1.2.5 有限体积法控制方程的离散 42

1.2.6 CFD常用算法 50

1.2.7 计算域网格生成技术 61

1.3 CFD软件的构成 62

1.3.1 前处理器 63

1.3.2 求解器 63

1.3.3 后处理器 63

1.4 常用的商业CFD软件 64

1.4.1 Phoenics软件 64

1.4.2 STAR-CD软件 64

1.4.3 ANSYS CFX软件 65

1.4.4 ANSYS FLUENT软件 66

1.5 本章小结 66

第 2章 FLUENT软件介绍 67

2.1 FLUENT软件特点简介 67

2.1.1 网格技术 68

2.1.2 数值技术 69

2.1.3 物理模型 70

2.1.4 FLUENT的独有特点 71

2.1.5 FLUENT系列软件简介 72

2.2 FLUENT 16.0的新特性 73

2.2.1 新的操作界面 73

2.2.2 功能上的改进 73

2.3 FLUENT 16.0的功能模块 74

2.4 FLUENT与ANSYS Workbench 75

2.4.1 ANSYS Workbench简介 75

2.4.2 ANSYS Workbench的操作界面 76

2.4.3 在ANSYS Workbench中打开FLUENT 77

2.5 FLUENT 16.0的基本操作 78

2.5.1 启动FLUENT主程序 78

2.5.2 FLUENT主界面 79

2.5.3 FLUENT读入网格 79

2.5.4 检查网格 80

2.5.5 选择基本物理模型 80

2.5.6 设置材料属性 81

2.5.7 相的定义 81

2.5.8 设置计算区域条件 82

2.5.9 设置边界条件 82

2.5.10 设置动网格 83

2.5.11 设置参考值 83

2.5.12 设置算法及离散格式 83

2.5.13 设置求解参数 84

2.5.14 设置监视窗口 84

2.5.15 初始化流场 84

2.5.16 与运行计算相关的设置 85

2.5.17 保存结果 86

2.6 FLUENT的一个简单实例 86

2.7 本章小结 93

第3章 前处理方法 94

3.1 常用前处理软件 94

3.1.1 Gambit 94

3.1.2 ANSYS ICEM CFD 95

3.1.3 TGrid 95

3.1.4 GridPro 96

3.1.5 Gridgen简介 96

3.2 Gambit的应用 97

3.2.1 Gambit的基本功能 97

3.2.2 Gambit的基本用法 99

3.2.3 Gambit生成网格文件的操作步骤 107

3.2.4 Gambit应用实例 108

3.3 ANSYS ICEM CFD 16.0的应用 113

3.3.1 ANSYS ICEM CFD的基本功能 113

3.3.2 ANSYS ICEM CFD 16.0的操作界面 116

3.3.3 ANSYS ICEM CFD 16.0的文件系统 117

3.3.4 ANSYS ICEM CFD 16.0的操作步骤 117

3.3.5 ANSYS ICEM CFD 16.0应用实例 119

3.4 本章小结 127

第4章 后处理方法 128

4.1 FLUENT内置后处理方法 128

4.1.1 创建面 129

4.1.2 显示及着色处理 129

4.1.3 曲线绘制功能 135

4.1.4 通量报告和积分计算 136

4.2 Workbench CFD-Post通用后处理器 138

4.2.1 启动CFD-Post 139

4.2.2 创建位置 140

4.2.3 颜色、渲染和视图 142

4.2.4 矢量图、云图及流线图的绘制 142

4.2.5 其他图形功能 144

4.2.6 变量列表与表达式列表 145

4.2.7 创建表格和图表 147

4.2.8 制作报告 149

4.2.9 动画制作 151

4.2.10 其他工具 151

4.2.11 多文件模式 152

4.3 Tecplot的用法 153

4.3.1 概述 153

4.3.2 Tecplot基本功能介绍 154

4.3.3 Tecplot用法简介 160

4.3.4 Tecplot读取FLUENT文件的方法 172

4.4 本章小结 173

第5章 FLUENT中常用的边界条件 174

5.1 FLUENT中边界条件的分类 174

5.2 边界条件设置及操作方法 174

5.2.1 边界条件的设置 175

5.2.2 边界条件的修改 175

5.2.3 边界条件的复制 175

5.2.4 边界的重命名 176

5.3 FLUENT中流动出入口边界条件及参数确定 176

5.3.1 用轮廓指定湍流参量 177

5.3.2 湍流参量的估算 177

5.4 FLUENT中常用的边界条件 179

5.4.1 压力入口边界条件 179

5.4.2 速度入口边界条件 182

5.4.3 质量入口边界条件 183

5.4.4 进风口边界条件 185

5.4.5 进气扇边界条件 185

5.4.6 压力出口边界条件 186

5.4.7 压力远场边界条件 187

5.4.8 出风口边界条件 188

5.4.9 排气扇边界条件 189

5.4.10 壁面边界条件 190

5.4.11 对称边界条件 195

5.4.12 周期性边界条件 196

5.4.13 流体区域条件 197

5.4.14 固体区域条件 198

5.4.15 出流边界条件 199

5.4.16 其他边界条件 200

5.5 本章小结 200

第6章 导热问题的数值模拟 201

6.1 导热问题分析概述 201

6.2 有内热源的导热问题的数值模拟 202

6.2.1 案例简介 202

6.2.2 FLUENT中求解计算 202

6.2.3 计算结果后处理 209

6.2.4 保存数据并退出 211

6.3 钢球非稳态冷却过程的数值模拟 211

6.3.1 案例简介 211

6.3.2 FLUENT求解计算设置 212

6.3.3 求解计算 214

6.3.4 计算结果后处理及分析 219

6.4 本章小结 221

第7章 流体流动与传热的数值模拟 222

7.1 流体流动与传热概述 222

7.2 引射器内流场数值模拟 224

7.2.1 案例简介 224

7.2.2 FLUENT求解计算设置 224

7.2.3 求解计算 228

7.2.4 计算结果后处理及分析 230

7.3 扇形教室空调通风的数值模拟 232

7.3.1 案例简介 232

7.3.2 FLUENT求解计算设置 232

7.3.3 求解计算 237

7.3.4 计算结果后处理及分析 238

7.4 地埋管流固耦合换热的数值模拟 240

7.4.1 案例简介 240

7.4.2 FLUENT求解计算设置 240

7.4.3 流场求解计算 245

7.4.4 温度场求解计算设置 246

7.4.5 温度场求解计算 248

7.4.6 计算结果后处理及分析 249

7.5 圆柱绕流流场的数值模拟 251

7.5.1 案例简介 251

7.5.2 FLUENT求解计算设置 251

7.5.3 求解计算 254

7.5.4 计算结果后处理及分析 256

7.6 二维离心泵叶轮内流场数值模拟 258

7.6.1 案例简介 258

7.6.2 FLUENT求解计算设置 258

7.6.3 求解计算 262

7.6.4 计算结果后处理及分析 264

7.7 本章小结 267

第8章 自然对流与辐射换热的数值模拟 268

8.1 自然对流与辐射换热概述 268

8.2 相连方腔内自然对流换热的数值模拟 270

8.2.1 案例简介 270

8.2.2 FLUENT求解计算设置 270

8.2.3 求解计算 273

8.2.4 计算结果后处理及分析 275

8.3 烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟 279

8.3.1 案例简介 279

8.3.2 FLUENT求解计算设置 280

8.3.3 求解计算 287

8.3.4 计算结果后处理及分析 289

8.4 室内通风问题的计算实例 292

8.4.1 案例简介 292

8.4.2 FLUENT求解计算设置 292

8.4.3 求解计算 303

8.4.4 计算结果后处理及分析 305

8.5 本章小结 308

第9章 凝固和融化过程的数值模拟 309

9.1 凝固和融化模型概述 309

9.2 冰融化过程的数值模拟 310

9.2.1 案例简介 310

9.2.2 FLUENT求解计算设置 310

9.2.3 求解计算 314

9.2.4 计算结果后处理及分析 317

9.3 本章小结 318

第 10章 多相流模型的数值模拟 319

10.1 多相流概述 319

10.2 孔口自由出流的数值模拟 321

10.2.1 案例简介 321

10.2.2 FLUENT求解计算设置 322

10.2.3 求解计算 326

10.2.4 计算结果后处理及分析 330

10.3 水中气泡上升过程的数值模拟 333

10.3.1 案例简介 333

10.3.2 FLUENT求解计算设置 334

10.3.3 求解计算 338

10.3.4 计算结果后处理及分析 341

10.4 水流对沙滩冲刷过程的数值模拟 343

10.4.1 案例简介 343

10.4.2 FLUENT求解计算设置 344

10.4.3 求解计算 349

10.4.4 计算结果后处理及分析 352

10.5 气穴现象的数值模拟 354

10.5.1 案例简介 354

10.5.2 FLUENT求解计算设置 354

10.5.3 求解计算 359

10.5.4 计算结果后处理及分析 361

10.6 液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟 362

10.6.1 实例描述 362

10.6.2 FLUENT求解计算设置 363

10.6.3 求解计算及后处理 367

10.7 本章小结 377

第 11章 离散相的数值模拟 378

11.1 离散相模型概述 378

11.2 引射器离散相流场的数值模拟 379

11.2.1 案例简介 379

11.2.2 FLUENT求解计算设置 379

11.2.3 求解计算 382

11.2.4 计算结果后处理及分析 383

11.3 喷淋过程的数值模拟 385

11.3.1 案例简介 385

11.3.2 FLUENT求解计算设置 386

11.3.3 求解计算 390

11.3.4 计算结果后处理及分析 392

11.4 本章小结 394

第 12章 组分传输与气体燃烧的数值模拟 395

12.1 组分传输与气体燃烧概述 395

12.2 室内甲醛污染物浓度的数值模拟 397

12.2.1 案例简介 397

12.2.2 FLUENT求解计算设置 398

12.2.3 求解计算 402

12.2.4 计算结果后处理及分析 404

12.3 焦炉煤气燃烧的数值模拟 405

12.3.1 案例简介 405

12.3.2 FLUENT求解计算设置 406

12.3.3 求解计算 412

12.3.4 计算结果后处理及分析 414

12.4 预混气体化学反应的模拟 416

12.4.1 案例简介 416

12.4.2 FLUENT求解计算设置 416

12.4.3 求解计算及后处理 420

12.5 本章小结 426

第 13章 动网格问题的数值模拟 427

13.1 动网格问题概述 427

13.2 两车交会过程的数值模拟 428

13.2.1 案例简介 428

13.2.2 FLUENT求解计算设置 429

13.2.3 求解计算 433

13.2.4 计算结果后处理及分析 437

13.3 运动物体强制对流换热的数值模拟 438

13.3.1 案例简介 438

13.3.2 FLUENT求解计算设置 439

13.3.3 求解计算 444

13.3.4 计算结果后处理及分析 447

13.4 双叶轮旋转流场的数值模拟 448

13.4.1 案例简介 448

13.4.2 FLUENT求解计算设置 449

13.4.3 求解计算 453

13.4.4 计算结果后处理及分析 456

13.5 单级轴流涡轮机模型内部流场模拟 458

13.5.1 案例简介 458

13.5.2 FLUENT求解计算设置 458

13.5.3 求解计算 466

13.5.4 计算结果后处理及分析 469

13.6 本章小结 472

第 14章 多孔介质内流动与换热的数值模拟 473

14.1 多孔介质模型概述 473

14.2 多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟 474

14.2.1 案例简介 474

14.2.2 FLUENT求解计算设置 474

14.2.3 求解计算 477

14.2.4 计算结果后处理及分析 481

14.3 三维多孔介质内部流动的数值模拟 483

14.3.1 案例简介 483

14.3.2 FLUENT求解计算设置 483

14.3.3 求解计算 487

14.3.4 计算结果后处理及分析 488

14.4 催化转换器内部流动的数值模拟 490

14.4.1 案例简介 490

14.4.2 FLUENT求解计算设置 491

14.4.3 求解计算 495

14.4.4 计算结果后处理及分析 497

14.5 本章小结 501

第 15章 UDF基础应用 502

15.1 UDF介绍 502

15.1.1 UDF的基本功能 502

15.1.2 UDF编写基础 503

15.1.3 UDF中的C语言基础 504

15.2 利用UDF自定义物性参数 507

15.2.1 案例简介 507

15.2.2 FLUENT求解计算设置 508

15.2.3 求解计算 512

15.2.4 计算结果后处理及分析 513

15.3 利用UDF求解多孔介质问题 514

15.3.1 案例简介 514

15.3.2 FLUENT求解计算设置 514

15.3.3 求解计算 518

15.3.4 计算结果后处理及分析 518

15.4 水中落物的数值模拟 519

15.4.1 案例简介 519

15.4.2 FLUENT求解计算设置 519

15.4.3 求解计算 527

15.5 本章小结 532

第 16章 燃料电池问题模拟 533

16.1 单直通道逆流PEM燃料电池 533

16.1.1 案例简介 533

16.1.2 GAMBIT建模 534

16.1.3 FLUENT求解计算设置 537

16.1.4 求解计算 540

16.1.5 计算结果后处理及分析 542

16.2 本章小结 545

附录1 UDF宏简列 546

附录2 UDF宏具体解释 547

附录2.1 通用宏及其定义的函数 547

附录2.2 离散相模型宏及其定义的函数 549

附录2.3 多相模型的宏及其定义的函数 551

附录3 UDF的部分常用函数 552

参考文献 555

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