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Fluent 19.0流體仿真從入門到精通(簡體書)
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商品簡介

作者簡介

目次

全書共分為16章,由淺入深地講解Fluent仿真計算的各種功能,從幾何建模到網格劃分,從計算求解到結果後處理,通過大量實例系統地介紹Fluent 19.0的使用方法,具體內容包括計算流體的基礎理論與方法、創建幾何模型、劃分網格、Fluent求解設置、後處理等。本書針對每個Fluent可以解決的流體仿真計算問題進行詳細講解,並輔以相應的實例,使讀者能夠快速、熟練、深入地掌握Fluent軟件的工作流程和計算方法。 本書結構嚴謹、條理清晰、重點突出,非常適合廣大Fluent初、中級讀者學習使用,也可作為大中專院校、社會培訓機構的教材以及工程技術人員的參考用書。
劉斌,中國科學院大學碩士學位。長期參與某國家重大專項,作為骨幹人員承擔激光器領域的流體及熱分析相關的關鍵技術攻關任務。至今獲國際專利授權3項(在美國、日本、韓國、俄羅斯、歐洲等多個國家和地區授權),國內專利授權20余項。2015年獲第十七屆中國專利獎優秀獎、2016年獲北京市專利獎三等獎。
第1章 流體力學與計算流體力學基礎 1
1.1 流體力學基礎 1
1.1.1 一些基本概念 1
1.1.2 流體流動的分類 5
1.1.3 邊界層和物體阻力 5
1.1.4 層流和湍流 6
1.1.5 流體流動的控制方程 7
1.1.6 邊界條件與初始條件 8
1.1.7 流體力學專業詞匯 9
1.2 計算流體力學基礎 11
1.2.1 計算流體力學的發展 11
1.2.2 計算流體力學的求解過程 12
1.2.3 數值模擬方法和分類 13
1.2.4 有限體積法的基本思想 14
1.2.5 有限體積法的求解方法 16
1.3 計算流體力學應用領域 17
1.4 常用的CFD商用軟件 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 本章小結 20
第2章 Fluent軟件簡介 21
2.1 Fluent的軟件結構 21
2.1.1 Fluent啟動 22
2.1.2 Fluent用戶界面 24
2.1.3 Fluent文件讀入與輸出 25
2.2 Fluent計算類型及應用領域 29
2.3 Fluent求解步驟 30
2.3.1 制訂分析方案 30
2.3.2 求解步驟 30
2.4 Fluent使用的單位制 31
2.5 Fluent使用的文件類型 32
2.6 本章小結 32
第3章 創建幾何模型 33
3.1 建立幾何模型概述 33
3.2 DesignModeler簡介 34
3.2.1 啟動DesignModeler 34
3.2.2 DesignModeler的用戶界面 35
3.3 草圖模式 37
3.3.1 進入草圖模式 37
3.3.2 創建新平面 37
3.3.3 創建草圖 38
3.3.4 幾何模型的關聯性 38
3.4 創建3D幾何體 39
3.4.1 拉伸 39
3.4.2 旋轉 40
3.4.3 掃掠 41
3.4.4 直接創建3D幾何體 41
3.4.5 填充和包圍 42
3.5 導入外部CAD文件 42
3.6 創建幾何體的實例操作 44
3.7 本章小結 47
第4章 生成網格 48
4.1 網格生成概述 48
4.1.1 網格劃分技術 48
4.1.2 網格類型 49
4.2 ANSYS ICEM CFD簡介 49
4.2.1 工作流程 50
4.2.2 ICEM CFD的文件類型 51
4.2.3 ICEM CFD的用戶界面 51
4.3 ANSYS ICEM CFD的基本用法 51
4.3.1 幾何模型的創建 52
4.3.2 幾何文件導入 55
4.3.3 網格生成 56
4.3.4 塊的生成 63
4.3.5 網格編輯 68
4.3.6 網格輸出 74
4.4 ANSYS ICEM CFD實例分析 75
4.4.1 啟動ICEM CFD並建立分析
項目 75
4.4.2 導入幾何模型 75
4.4.3 模型建立 76
4.4.4 生成塊 79
4.4.5 網格生成 84
4.4.6 網格質量檢查 85
4.4.7 網格輸出 85
4.5 本章小結 86
第5章 Fluent計算設置 87
5.1 網格導入與工程項目保存 87
5.1.1 啟動Fluent 87
5.1.2 網格導入 88
5.1.3 網格質量檢查 88
5.1.4 顯示網格 89
5.1.5 修改網格 90
5.1.6 光順網格與交換單元面 93
5.1.7 項目保存 94
5.2 設置求解器及操作條件 94
5.2.1 求解器設置 94
5.2.2 操作條件設置 95
5.3 物理模型設定 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 輻射模型 100
5.3.5 組分輸運和反應模型 102
5.3.6 離散相模型 103
5.3.7 凝固和熔化模型 104
5.3.8 氣動噪聲模型 104
5.4 材料性質設定 105
5.4.1 物性參數 105
5.4.2 參數設定 106
5.5 邊界條件設定 108
5.5.1 邊界條件分類 108
5.5.2 邊界條件設置 109
5.5.3 常用邊界條件類型 111
5.6 求解控制參數設定 127
5.6.1 求解方法設置 127
5.6.2 鬆弛因子設置 129
5.6.3 求解極限設置 129
5.7 初始條件設定 130
5.7.1 定義全域初始條件 130
5.7.2 定義局部區域初始值 131
5.8 求解設定 132
5.8.1 求解設置 132
5.8.2 求解過程監視 133
5.9 本章小結 137
第6章 計算結果後處理 138
6.1 Fluent的後處理功能 138
6.1.1 創建表面 138
6.1.2 圖形及可視化技術 139
6.1.3 動畫技術 142
6.2 CFD-Post後處理器 143
6.2.1 啟動後處理器 143
6.2.2 工作界面 143
6.2.3 創建位置 144
6.2.4 創建對象 154
6.2.5 創建數據 159
6.3 本章小結 160
第7章 穩態和非穩態模擬實例 161
7.1 管內穩態流動 161
7.1.1 案例介紹 161
7.1.2 啟動Fluent並導入網格 162
7.1.3 定義求解器 163
7.1.4 定義模型 163
7.1.5 設置材料 164
7.1.6 邊界條件 164
7.1.7 設置計算域 165
7.1.8 求解控制 166
7.1.9 初始條件 166
7.1.10 求解過程監視 167
7.1.11 計算求解 167
7.1.12 結果後處理 168
7.2 噴嘴內瞬態流動 169
7.2.1 案例介紹 169
7.2.2 啟動Fluent並導入網格 169
7.2.3 定義求解器 170
7.2.4 定義模型 171
7.2.5 設置材料 171
7.2.6 邊界條件 172
7.2.7 求解控制 173
7.2.8 初始條件 173
7.2.9 求解過程監視 174
7.2.10 網格自適應 174
7.2.11 計算求解 175
7.2.12 結果後處理 175
7.2.13 瞬態計算 177
7.2.14 瞬態計算結果 177
7.3 本章小結 179
第8章 內部流動分析實例 180
8.1 圓管內氣體的流動 180
8.1.1 案例介紹 180
8.1.2 啟動Fluent並導入網格 181
8.1.3 定義求解器 181
8.1.4 定義模型 182
8.1.5 設置材料 182
8.1.6 邊界條件 183
8.1.7 求解控制 183
8.1.8 初始條件 184
8.1.9 求解過程監視 184
8.1.10 計算求解 185
8.1.11 結果後處理 185
8.2 三通內水的流動 187
8.2.1 案例介紹 187
8.2.2 啟動Fluent並導入網格 187
8.2.3 定義求解器 188
8.2.4 定義模型 188
8.2.5 設置材料 189
8.2.6 設置區域條件 190
8.2.7 邊界條件 190
8.2.8 求解控制 192
8.2.9 初始條件 192
8.2.10 求解過程監視 193
8.2.11 計算求解 194
8.2.12 結果後處理 194
8.3 本章小結 196
第9章 外部流動分析實例 197
9.1 圓柱繞流 197
9.1.1 案例介紹 197
9.1.2 啟動Fluent並導入網格 198
9.1.3 定義求解器 199
9.1.4 定義模型 199
9.1.5 設置材料 199
9.1.6 邊界條件 200
9.1.7 求解控制 201
9.1.8 初始條件 201
9.1.9 求解過程監視 201
9.1.10 計算求解 202
9.1.11 結果後處理 203
9.1.12 定義求解器修改 204
9.1.13 求解控制修改 204
9.1.14 計算求解 205
9.1.15 求解控制修改 205
9.1.16 計算求解 205
9.1.17 結果後處理 205
9.2 機翼超音速流動 207
9.2.1 案例介紹 207
9.2.2 啟動Fluent並導入網格 207
9.2.3 定義求解器 208
9.2.4 定義模型 208
9.2.5 設置材料 209
9.2.6 邊界條件 209
9.2.7 求解控制 210
9.2.8 初始條件 210
9.2.9 求解過程監視 211
9.2.10 計算求解 211
9.2.11 結果後處理 213
9.3 本章小結 216
第10章 多相流分析實例 217
10.1 自由表面流動 217
10.1.1 案例介紹 217
10.1.2 啟動Fluent並導入網格 218
10.1.3 定義求解器 219
10.1.4 定義湍流模型 219
10.1.5 設置材料 220
10.1.6 定義多相流模型 220
10.1.7 求解控制 221
10.1.8 初始條件 222
10.1.9 求解過程監視 222
10.1.10 動畫設置 223
10.1.11 計算求解 224
10.1.12 結果後處理 224
10.2 水罐內多相流動 225
10.2.1 案例介紹 225
10.2.2 啟動Fluent並導入網格 226
10.2.3 定義求解器 227
10.2.4 定義湍流模型 227
10.2.5 設置材料 228
10.2.6 定義多相流模型 228
10.2.7 邊界條件 230
10.2.8 求解控制 231
10.2.9 初始條件 232
10.2.10 計算結果輸出設置 233
10.2.11 定義計算活動 233
10.2.12 求解過程監視 234
10.2.13 動畫設置 234
10.2.14 計算求解 236
10.2.15 結果後處理 236
10.3 本章小結 236
第11章 離散相分析實例 237
11.1 反應器內粒子流動 237
11.1.1 案例介紹 237
11.1.2 啟動Fluent並導入網格 238
11.1.3 定義求解器 238
11.1.4 定義湍流模型 239
11.1.5 邊界條件 239
11.1.6 定義離散相模型 240
11.1.7 修改邊界條件 242
11.1.8 設置材料 242
11.1.9 求解控制 243
11.1.10 初始條件 243
11.1.11 求解過程監視 244
11.1.12 計算求解 244
11.1.13 結果後處理 245
11.2 噴嘴內粒子流動 246
11.2.1 案例介紹 246
11.2.2 啟動Fluent並導入網格 246
11.2.3 定義求解器 247
11.2.4 定義模型 248
11.2.5 設置材料 248
11.2.6 邊界條件 249
11.2.7 求解控制 252
11.2.8 初始條件 252
11.2.9 求解過程監視 252
11.2.10 計算求解 253
11.2.11 結果後處理 253
11.2.12 定義離散相模型 256
11.2.13 修改材料設置 257
11.2.14 計算求解 258
11.2.15 結果後處理 258
11.3 本章小結 259
第12章 傳熱流動分析實例 260
12.1 芯片傳熱分析 260
12.1.1 案例介紹 260
12.1.2 啟動Fluent並導入網格 261
12.1.3 定義求解器 261
12.1.4 定義模型 262
12.1.5 設置材料 262
12.1.6 設置區域條件 263
12.1.7 邊界條件 264
12.1.8 求解控制 266
12.1.9 初始條件 266
12.1.10 求解過程監視 267
12.1.11 計算求解 268
12.1.12 結果後處理 268
12.1.13 網格自適應 270
12.1.14 計算求解 272
12.1.15 結果後處理 272
12.2 車燈傳熱分析 274
12.2.1 案例介紹 274
12.2.2 啟動Fluent並導入網格 275
12.2.3 定義求解器 276
12.2.4 定義模型 276
12.2.5 設置材料 276
12.2.6 設置區域條件 278
12.2.7 邊界條件 279
12.2.8 求解控制 283
12.2.9 初始條件 283
12.2.10 求解過程監視 284
12.2.11 計算求解 286
12.2.12 結果後處理 287
12.3 本章小結 288
第13章 多孔介質和氣動噪聲分析實例 289
13.1 催化轉換器內多孔介質流動 289
13.1.1 案例介紹 289
13.1.2 啟動Fluent並導入網格 290
13.1.3 定義求解器 291
13.1.4 定義湍流模型 291
13.1.5 設置材料 292
13.1.6 設置計算域 292
13.1.7 邊界條件 293
13.1.8 求解控制 294
13.1.9 初始條件 295
13.1.10 求解過程監視 295
13.1.11 計算求解 296
13.1.12 結果後處理 296
13.2 圓柱外氣動噪聲模擬 300
13.2.1 案例介紹 300
13.2.2 啟動Fluent並導入網格 300
13.2.3 定義求解器 301
13.2.4 定義湍流模型 302
13.2.5 設置材料 302
13.2.6 邊界條件 303
13.2.7 求解控制 304
13.2.8 初始條件 304
13.2.9 求解過程監視 305
13.2.10 計算求解 306
13.2.11 定義聲學模型 306
13.2.12 計算求解 307
13.2.13 結果後處理 307
13.3 本章小結 309
第14章 化學反應分析實例 310
14.1 多相流燃燒模擬 310
14.1.1 案例介紹 310
14.1.2 啟動Fluent並導入網格 311
14.1.3 定義求解器 311
14.1.4 定義湍流模型 312
14.1.5 定義多相流模型 312
14.1.6 定義多組分模型 313
14.1.7 設置材料 313
14.1.8 導入UDF文件 319
14.1.9 邊界條件 321
14.1.10 求解控制 322
14.1.11 初始條件 323
14.1.12 求解過程監視 323
14.1.13 計算求解 324
14.1.14 結果後處理 324
14.2 表面化學反應模擬 326
14.2.1 案例介紹 326
14.2.2 啟動Fluent並導入網格 326
14.2.3 定義求解器 327
14.2.4 定義能量模型 328
14.2.5 定義多組分模型 328
14.2.6 設置材料 329
14.2.7 邊界條件 332
14.2.8 求解控制 336
14.2.9 初始條件 336
14.2.10 求解過程監視 337
14.2.11 計算求解 337
14.2.12 結果後處理 337
14.3 本章小結 340

第15章 動網格分析實例 341
15.1 理論基礎 341
15.1.1 基本思路 341
15.1.2 基本設置 342
15.2 閥門運動 343
15.2.1 案例介紹 344
15.2.2 啟動Fluent並導入網格 344
15.2.3 定義求解器 345
15.2.4 定義模型 345
15.2.5 設置材料 346
15.2.6 邊界條件 346
15.2.7 設置分界面 347
15.2.8 動網格設置 348
15.2.9 求解控制 350
15.2.10 初始條件 351
15.2.11 求解過程監視 351
15.2.12 計算求解 352
15.2.13 結果後處理 352
15.3 風力渦輪機分析1 353
15.3.1 案例介紹 353
15.3.2 啟動Fluent並導入網格 354
15.3.3 定義求解器 354
15.3.4 定義模型 355
15.3.5 設置材料 355
15.3.6 邊界條件 356
15.3.7 設置分界面 357
15.3.8 動網格設置 358
15.3.9 求解控制 359
15.3.10 初始條件 360
15.3.11 求解過程監視 360
15.3.12 計算結果輸出設置 360
15.3.13 計算求解 361
15.3.14 結果後處理 361
15.4 風力渦輪機分析2 362
15.4.1 定義求解器 362
15.4.2 動網格設置 362

15.4.3 動畫設置 364
15.4.4 計算求解 365
15.4.5 結果後處理 365
15.5 本章小結 365
第16章 Fluent在Workbench中的應用 366
16.1 圓管內氣體的流動 366
16.1.1 案例介紹 366
16.1.2 啟動Workbench並建立分析
項目 366
16.1.3 導入幾何體 367
16.1.4 劃分網格 368
16.1.5 定義模型 371
16.1.6 邊界條件 371
16.1.7 求解控制 372
16.1.8 初始條件 372
16.1.9 求解過程監視 373
16.1.10 計算求解 373
16.1.11 結果後處理 373
16.1.12 保存與退出 375
16.2 三通內氣體的流動 375
16.2.1 案例介紹 375
16.2.2 啟動Workbench並建立分析
項目 376
16.2.3 導入幾何體 376
16.2.4 劃分網格 377
16.2.5 定義模型 380
16.2.6 邊界條件 380
16.2.7 求解控制 381
16.2.8 初始條件 381
16.2.9 求解過程監視 382
16.2.10 計算求解 382
16.2.11 結果後處理 383
16.2.12 保存與退出 385
16.3 探頭外空氣流動 385
16.3.1 案例介紹 385
16.3.2 啟動Workbench並建立分析
項目 385
16.3.3 導入幾何體 386
16.3.4 劃分網格 386
16.3.5 定義模型 388
16.3.6 邊界條件 389
16.3.7 求解控制 389
16.3.8 初始條件 390
16.3.9 求解過程監視 390
16.3.10 計算求解 391
16.3.11 結果後處理 391
16.3.12 保存與退出 393
16.4 本章小結 393
參考文獻 394

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