ANSYS FLUENT 16.0超级学习手册 唐家鹏 著 专业科技 文轩网

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