[正版新书]ANSYS Workbench 结构与流体实例应用 黄碧辉 清华大学出版社 ANSYS Workbenc

《ANSYS Workbench 结构与流体实例应用》基于ANSYS Workbench 平台，通过丰富的案例，深入浅出地描述了结构模块与流体模块在工程计算中的应用过程，案例内容涵盖了结构静力学、结构动力学、结构稳态传热、结构瞬态传热、流固耦合、刚柔耦合、接触非线性、材料非线性、结构优化、结构疲劳、流体网格处理、流体传热、流固耦合、UDF、Profile文件应用、动网格、重叠网格、燃烧、Fluent 表达式功能等领域。

《ANSYS Workbench 结构与流体实例应用》可以作为企业仿真工程师、设计工程师、结构与流体仿真相关科研人员的工作参考书，也可以作为对结构与流体仿真感兴趣的人员的入门参考书。无论读者是初学者还是有一定经验的仿真工程师，本书都能通过详尽的实例操作流程，帮助他们快速地了解ANSYS Workbench 的基本应用流程，为他们提供宝贵的参考和指导。通过学习本书，读者能够熟练掌握ANSYS Workbench 的基本应用，为工程实践打下坚实的基础。

黄碧辉,华东理工大学机械工程专业硕士研究生毕业，主要从事冶金设备数值模拟相关工作，熟悉ANSYS Workbench的各模块应用，聚焦结构与流体的仿真计算，工作期间，技术成果丰硕，发表多篇论文。

《ANSYS Workbench 结构与流体实例应用》系统、详细地介绍了使用ANSYS Workbench进行结构计算和流体计算的步骤与方法，全书分为结构计算篇和流体计算篇两大部分。

结构计算篇首先介绍了ANSYS Workbench的基本操作和项目设置流程，然后重点讲解了结构稳态计算、结构瞬态计算、接触非线性计算、材料非线性计算、热应力分析、结构优化计算等各类常用功能的应用，并结合丰富的工程实例进行讲解，使读者能够对结构计算有系统的了解。此外，还介绍了ANSYS Workbench与Python和Excel的集成应用，拓展了其在参数化分析和自动化分析方面的功能。

流体计算篇首先介绍了流体域模型和网格处理的方法，然后重点讲解了流体传热分析、瞬态分析、动网格、重叠网格、燃烧模拟等各类功能的应用，并给出了典型的实例进行操作，同时还介绍了相关的仿真技巧，方便读者在进行实际的工程计算时提升工作效率。

目    录

第一篇  ANSYS Workbench结构计算

第1章  ANSYS Workbench结构计算基础 3

1.1  ANSYS Workbench平台简介 3

1.2  结构计算相关工具简介 4

1.3  结构计算的基本使用流程 8

第2章  结构稳态计算 11

2.1  结构热固耦合计算 11

2.1.1  实例介绍 11

2.1.2  通过传热计算得到模型温度场 11

2.1.3  顺序耦合计算 13

2.1.4  将外部节点数据导入作为温度边界 15

2.2  结构单元的连接 18

2.2.1  实例介绍 18

2.2.2  壳单元与实体单元连接 18

2.2.3  梁单元与实体单元连接 21

2.2.4  壳单元与壳单元连接 24

2.3  螺栓连接的简化分析 27

2.3.1  实例介绍 27

2.3.2  分析流程 27

2.4  筒体的对称简化分析 34

2.4.1  实例介绍 35

2.4.2  分析流程 35

2.4.3  后处理中节点结果的导出 40

2.5  多载荷步分析 41

2.5.1  实例介绍 41

2.5.2  分析流程 42

2.6  子模型技术的应用 45

2.6.1  实例介绍 45

2.6.2  分析流程 46

2.7  结构的过盈配合分析 51

2.7.1  实例介绍 51

2.7.2  直接接触法 51

2.7.3  接触处理法 55

第3章  结构瞬态计算 60

3.1  结构瞬态传热分析 60

3.1.1  实例介绍 60

3.1.2  瞬态温度场分析 60

3.1.3  瞬态热应力与热变形分析 64

3.2  旋转副与摩擦接触综合应用 68

3.2.1  实例介绍 68

3.2.2  分析流程 69

3.3  机械手的刚柔耦合分析 73

3.3.1  实例介绍 73

3.3.2  分析流程 74

3.4  结构跌落分析 81

3.4.1  实例介绍 81

3.4.2  分析流程 82

3.5  不同区域的初始温度 87

3.5.1  实例介绍 87

3.5.2  分析流程 87

第4章  接触非线性计算 91

4.1  实例介绍 91

4.2  分析流程 91

4.3  添加Convergence收敛工具 95

4.4  理论公式计算 97

第5章  材料非线性计算 98

5.1  实例介绍 98

5.2  分析流程 98

第6章  结构优化计算 103

6.1  支架的拓扑优化 103

6.1.1  实例介绍 103

6.1.2  分析流程 103

6.2  支架的响应面参数优化 107

6.2.1  实例介绍 108

6.2.2  分析流程 108

第7章  使用Python解析ANSYS计算结果 124

7.1  实例介绍 124

7.2  解析流程 124

第8章  使用Excel实现ANSYS 参数化快速计算 127

8.1  实例介绍 127

8.2  解析流程 128

第9章  几个有用的小技巧 134

9.1  在SpaceClaim中修改模型的坐标系位置 134

9.1.1  实例介绍 134

9.1.2  流程介绍 134

9.2  如何建立结构瞬态传热初始温度场 137

9.2.1  实例介绍 137

9.2.2  流程介绍 137

9.3  瞬态传热后处理 143

9.3.1  实例介绍 143

9.3.2  流程介绍 144

9.4  模型后处理中的透明显示方法 147

9.4.1  实例介绍 147

9.4.2  流程介绍 148

9.5  使用命令流快速导出计算结果 149

9.5.1  实例介绍 150

9.5.2  手动导出计算结果与单元信息 150

9.5.3  使用APDL命令流快速导出计算结果与单元信息 152

9.6  ANSYS Workbench UI选项参数的调整方法 154

9.6.1  实例介绍 154

9.6.2  流程介绍 154

第二篇   ANSYS Workbench流体计算

第10章  ANSYS Workbench流体计算基础 163

10.1  流体计算相关工具简介 163

10.2  流体计算基本使用流程 164

第11章  使用SpaceClaim抽取流体域 167

11.1  实例介绍 167

11.2  第一种抽取方法 167

11.3  第二种抽取方法 171

第12章  Fluent Meshing网格处理 176

12.1  散热器流体域与固体域网格划分 176

12.1.1  实例介绍 176

12.1.2  几何模型处理 176

12.1.3  网格划分 180

12.2  使用BOI方法进行网格的局部加密 186

12.2.1  实例介绍 186

12.2.2  几何模型处理 186

12.2.3  网格划分 191

12.3  流体域中无厚度面的网格划分 196

12.3.1  实例介绍 196

12.3.2  几何模型处理 197

12.3.3  网格划分 199

12.3.4 计算验证 202

12.4  使用Auto Node Move方法改善网格质量 206

12.4.1  实例介绍 206

12.4.2  几何模型处理 207

12.4.3  网格划分及网格质量提升 208

第13章  流体传热问题 213

13.1  散热器的稳态传热分析 213

13.1.1  实例介绍 213

13.1.2  分析流程 213

13.1.3  后处理Pathlines动画 219

13.2  共轭传热及自然对流分析 222

13.2.1  实例介绍 222

13.2.2  分析流程 223

第14章  多组分混合计算分析 232

14.1  实例介绍 232

14.2  分析流程 232

第15章  Fluent中的表达式功能 240

15.1  箱体晃动分析实例介绍 240

15.2  分析流程 240

15.3  CFD-Post后处理瞬态动画 245

第16章  UDF的应用 248

16.1  变化的热源 248

16.1.1  实例介绍 248

16.1.2  分析流程 249

16.1.3  导出瞬态计算的节点结果数据 252

16.2  热对流换热系数随坐标位置变化实例 253

16.2.1  实例介绍 253

16.2.2  分析流程 253

第17章  随时间变化的入口边界条件 258

17.1  使用UDF处理随时间变化的入口速度 258

17.1.1  实例介绍 258

17.1.2  分析流程 258

17.1.3  CFD-Post后处理生成瞬态曲线 261

17.2  使用表达式处理随时间变化的入口速度 262

17.2.1  实例介绍 263

17.2.2  分析流程 263

17.3  使用Profile文件处理随时间变化的入口速度 266

17.3.1  实例介绍 266

17.3.2  分析流程 266

17.4  使用UDF处理脉冲形式周期变化的入口速度 269

17.4.1  实例介绍 269

17.4.2  分析流程 269

第18章  动网格的应用 273

18.1  流场中的刚体旋转运动实例介绍 273

18.2  分析流程 273

第19章  重叠网格的应用 281

19.1  流场中的板坯刚体运动实例介绍 281

19.2  分析流程 281

第20章  燃烧计算 288

20.1  非预混燃烧模型的应用 288

20.1.1  实例介绍 288

20.1.2  分析流程 288

20.2  组分输运模型的应用 294

20.2.1  实例介绍 294

20.2.2  分析流程 294

第21章  几个有用的小技巧 300

21.1  导出Fluent计算中的监测数据 300

21.1.1  实例介绍 300

21.1.2  流程介绍 300

21.2  在Fluent中自动建立计算报告 302

21.2.1  实例介绍 303

21.2.2  流程介绍 303

21.3  将Fluent结果参数导入到CFD-Post 305

21.3.1  实例介绍 305

21.3.2  流程介绍 306

21.4  在CFD-Post后处理中制作Keyframe动画 307

21.4.1  实例介绍 308

21.4.2  流程介绍 308

21.5  在CFD-Post中建立瞬态结果曲线 310

21.5.1  实例介绍 310

21.5.2  流程介绍 311