ANSYS FLUENT 16.0 超級學習手冊

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ANSYS FLUENT 16.0 超級學習手冊

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內容描述

<內容介紹>
本書以有限體積分析法（又稱為控制容積法）為基礎，結合作者多年的使用和開發經驗，通過豐富的工程實例詳細介紹ANSYS FLUENT 16.0在各個專業領域的應用。全書分為基礎和實例兩個部分，共16章。基礎部分詳細介紹了流體力學的相關理論基礎知識和ANSYS FLUENT 16.0軟件，包括FLUENT軟件、前處理、後處理、常用的邊界條件等內容；實例部分包括導熱問題、流體流動與傳熱、自然對流與輻射換熱、凝固和融化過程、多相流模型、離散相、組分傳輸與氣體燃燒、動網格問題、多孔介質內部流動與換熱、UDF基礎應用和燃料電池問題等的數值模擬。本書每個實例都有詳細的說明和操作步驟，讀者只需按書中的方法和步驟進行軟件操作，即可完成一個具體問題的數值模擬和分析，進而逐步學會ANSYS FLUENT 16.0軟件的使用。本書光盤配有書中實例的幾何模型以及實例的網格模型，方便讀者查閱。本書內容翔實，既可以作為動力、能源、水利、航空、冶金、海洋、環境、氣象、流體工程等專業領域的工程技術人員參考用書，也可以作為高等院校相關專業高年級本科生、研究生的學習用書。

<章節目錄>
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流體力學概述1 1.1.2連續介質模型3 1.1.3流體的基本概念及性質3 1.1.4流體流動分類11 1.1.5流體流動描述的方法14 1.1.6流體力學基本方程組15 1.1.7湍流模型29 1.2計算流體力學（CFD）基礎37 1.2.1 CFD概述37 1.2.2 CFD求解力學問題的過程38 1.2.3 CFD數值模擬方法和分類40 1.2.4有限體積法計算區域的離散42 1.2.5有限體積法控制方程的離散42 1.2.6 CFD常用算法50 1.2.7計算域網格生成技術61 1.3 CFD軟件的構成62 1.3.1前處理器63 1.3.2求解器63 1.3.3後處理器63 1.4常用的商業CFD軟件64 1.4.1 Phoenics軟件64 1.4.2 STAR—CD軟件64 1.4.3 ANSYSCFX軟件65 1.4. 4 ANSYSFLUENT軟件66 1.5本章小結66 第2章FLUENT軟件介紹67 2.1 FLUENT軟件特點簡介67 2.1.1網格技術68 2.1.2數值技術69 2.1.3物理模型70 2.1.4 FLUENT的獨有特點71 2.1 .5 FLUENT系列軟件簡介72 2.2 FLUENT 16.0的新特性73 2.2.1新的操作界面73 2.2.2功能上的改進73 2.3 FLUENT 16.0的功能模塊74 2.4 FLUENT與ANSYS Workbench 75 2.4.1 ANSYS Workbench簡介75 2.4.2 ANSYS Workbench的操作界面76 2.4.3在ANSYS Workbench中打開FLUENT 77 2.5 FLUENT 16.0的基本操作78 2.5.1啟動FLUENT主程序78 2.5.2 FLUENT主界面79 2.5.3 FLUENT讀入網格79 2.5.4檢查網格80 2.5.5選擇基本物理模型80 2.5.6設置材料屬性81 2.5.7相的定義81 2.5.8設置計算區域條件82 2.5.9設置邊界條件82 2.5.10設置動網格83 2.5.11設置參考值83 2.5.12設置算法及離散格式83 2.5.13設置求解參數84 2.5.14設置監視窗口84 2.5.15初始化流場84 2.5.16與運行計算相關的設置85 2.5 .17保存結果86 2.6 FLUENT的一個簡單實例86 2.7本章小結93 第3章前處理方法94 3.1常用前處理軟件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簡介96 3.2 Gambit的應用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生成網格文件的操作步驟107 3.2.4 Gambit應用實例108 3.3 ANSYS ICEM CFD 16.0的應用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的文件系統117 3.3.4 ANSYS ICEM CFD 16.0的操作步驟117 3.3. 5 ANSYS ICEM CFD 16.0應用實例119 3.4本章小結127 第4章後處理方法128 4.1 FLUENT內置後處理方法128 4.1.1創建面129 4.1.2顯示及著色處理129 4.1.3曲線繪製功能135 4.1.4通量報告和積分計算136 4.2 Workbench CFD—Post通用後處理器138 4.2.1啟動CFD—Post 139 4.2.2創建位置140 4.2.3顏色、渲染和視圖142 4.2.4矢量圖、雲圖及流線圖的繪製142 4.2.5其他圖形功能144 4.2.6變量列表與表達式列表145 4.2.7創建表格和圖表147 4.2.8製作報告149 4.2.9動畫製作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基本功能介紹154 4.3.3 Tecplot用法簡介160 4.3.4 Tecplot讀取FLUENT文件的方法172 4.4本章小結173 第5章FLUENT中常用的邊界條件174 5.1 FLUENT中邊界條件的分類174 5.2邊界條件設置及操作方法174 5.2.1邊界條件的設置175 5.2.2邊界條件的修改175 5.2.3邊界條件的複制175 5.2.4邊界的重命名176 5.3 FLUENT中流動出入口邊界條件及參數確定176 5.3.1用輪廓指定湍流參量177 5.3.2湍流參量的估算177 5.4 FLUENT中常用的邊界條件179 5.4.1壓力入口邊界條件179 5.4.2速度入口邊界條件182 5.4.3質量入口邊界條件183 5.4.4進風口邊界條件185 5.4.5進氣扇邊界條件185 5.4.6壓力出口邊界條件186 5.4.7壓力遠場邊界條件187 5.4.8出風口邊界條件188 5.4.9排氣扇邊界條件189 5.4.10壁面邊界條件190 5.4.11對稱邊界條件195 5.4.12週期性邊界條件196 5.4.13流體區域條件197 5.4.14固體區域條件198 5.4 .15出流邊界條件199 5.4.16其他邊界條件200 5.5本章小結200 第6章導熱問題的數值模擬201 6.1導熱問題分析概述201 6.2有內熱源的導熱問題的數值模擬202 6.2.1案例簡介202 6.2.2 FLUENT中求解計算202 6.2.3計算結果後處理209 6.2.4保存數據並退出211 6.3鋼球非穩態冷卻過程的數值模擬211 6.3.1案例簡介211 6.3.2 FLUENT求解計算設置212 6.3.3求解計算214 6.3.4計算結果後處理及分析219 6.4本章小結221 第7章流體流動與傳熱的數值模擬222 7.1流體流動與傳熱概述222 7.2引射器內流場數值模擬224 7.2.1案例簡介224 7.2.2 FLUENT求解計算設置224 7.2.3求解計算228 7.2.4計算結果後處理及分析230 7.3扇形教室空調通風的數值模擬232 7.3.1案例簡介232 7.3.2 FLUENT求解計算設置232 7.3.3求解計算237 7.3.4計算結果後處理及分析238 7.4地埋管流固耦合換熱的數值模擬240 7.4.1案例簡介240 7.4.2 FLUENT求解計算設置240 7.4.3流場求解計算245 7.4.4溫度場求解計算設置246 7.4.5溫度場求解計算248 7.4.6計算結果後處理及分析249 7.5圓柱繞流流場的數值模擬251 7.5.1案例簡介251 7.5.2 FLUENT求解計算設置251 7.5.3求解計算254 7.5.4計算結果後處理及分析256 7.6二維離心泵葉輪內流場數值模擬258 7.6.1案例簡介258 7.6.2 FLUENT求解計算設置258 7.6.3求解計算262 7.6.4計算結果後處理及分析264 7.7本章小結267 第8章自然對流與輻射換熱的數值模擬268 8.1自然對流與輻射換熱概述268 8.2相連方腔內自然對流換熱的數值模擬270 8.2.1案例簡介270 8.2.2 FLUENT求解計算設置270 8.2.3求解計算273 8.2.4計算結果後處理及分析275 8.3煙道內煙氣對流輻射換熱的數值模擬279 8.3.1案例簡介279 8.3.2 FLUENT求解計算設置280 8.3.3求解計算287 8.3.4計算結果後處理及分析289 8.4室內通風問題的計算實例292 8.4.1案例簡介292 8.4.2 FLUENT求解計算設置292 8.4.3求解計算303 8.4.4計算結果後處理及分析305 8.5本章小結308 第9章凝固和融化過程的數值模擬309 9.1凝固和融化模型概述309 9.2冰融化過程的數值模擬310 9.2.1案例簡介310 9.2 .2 FLUENT求解計算設置310 9.2.3求解計算314 9.2.4計算結果後處理及分析317 9.3本章小結318 第10章多相流模型的數值模擬319 10.1多相流概述319 10.2孔口自由出流的數值模擬321 10.2.1案例簡介321 10.2.2 FLUENT求解計算設置322 10.2.3求解計算326 10.2.4計算結果後處理及分析330 10.3水中氣泡上升過程的數值模擬333 10.3.1案例簡介333 10.3 .2 FLUENT求解計算設置334 10.3.3求解計算338 10.3.4計算結果後處理及分析341 10.4水流對沙灘沖刷過程的數值模擬343 10.4.1案例簡介343 10.4.2 FLUENT求解計算設置344 10.4.3求解計算349 10.4.4計算結果後處理及分析352 10.5氣穴現象的數值模擬354 10.5.1案例簡介354 10.5.2 FLUENT求解計算設置354 10.5.3求解計算359 10.5.4計算結果後處理及分析361 10.6液體燃料罐內部擋流闆對振蕩的影響模擬362 10.6.1實例描述362 10.6.2 FLUENT求解計算設置363 10.6.3求解計算及後處理367 10.7本章小結377 第11章離散相的數值模擬378 11.1離散相模型概述378 11.2引射器離散相流場的數值模擬379 11.2.1案例簡介379 11.2.2 FLUENT求解計算設置379 11.2.3求解計算382 11.2.4計算結果後處理及分析383 11.3噴淋過程的數值模擬385 11.3.1案例簡介385 11.3.2 FLUENT求解計算設置386 11.3.3求解計算390 11.3.4計算結果後處理及分析392 11.4本章小結394 第12章組分傳輸與氣體燃燒的數值模擬395 12.1組分傳輸與氣體燃燒概述395 12.2室內甲醛污染物濃度的數值模擬397 12.2.1案例簡介397 12.2.2 FLUENT求解計算設置398 12.2.3求解計算402 12.2.4計算結果後處理及分析404 12.3焦爐煤氣燃燒的數值模擬405 12.3.1案例簡介405 12.3.2 FLUENT求解計算設置406 12.3.3求解計算412 12.3.4計算結果後處理及分析414 12.4預混氣體化學反應的模擬416 12.4.1案例簡介416 12.4.2 FLUENT求解計算設置416 12.4.3求解計算及後處理420 12.5本章小結426 第13章動網格問題的數值模擬427 13.1動網格問題概述427 13.2兩車交會過程的數值模擬428 13.2.1案例簡介428 13.2.2 FLUENT求解計算設置429 13.2.3求解計算433 13.2.4計算結果後處理及分析437 13.3運動物體強制對流換熱的數值模擬438 13.3.1案例簡介438 13.3.2 FLUENT求解計算設置439 13.3.3求解計算444 13.3.4計算結果後處理及分析447 13.4雙葉輪旋轉流場的數值模擬448 13.4.1案例簡介448 13.4.2 FLUENT求解計算設置449 13.4.3求解計算453 13.4.4計算結果後處理及分析456 ​​13.5單級軸流渦輪機模型內部流場模擬458 13.5.1案例簡介458 13.5.2 FLUENT求解計算設置458 13.5.3求解計算466 13.5. 4計算結果後處理及分析469 13.6本章小結472 第14章多孔介質內流動與換熱的數值模擬473 14.1多孔介質模型概述473 14.2多孔燒結礦內部流動換熱的數值模擬474 14.2.1案例簡介474 14.2.2 FLUENT求解計算設置474 14.2.3求解計算477 14.2.4計算結果後處理及分析481 14.3三維多孔介質內部流動的數值模擬483 14.3.1案例簡介483 14.3.2 FLUENT求解計算設置483 14.3. 3求解計算487 14.3.4計算結果後處理及分析488 14.4催化轉換器內部流動的數值模擬490 14.4.1案例簡介490 14.4.2 FLUENT求解計算設置491 14.4.3求解計算495 14.4.4計算結果後處理及分析497 14.5本章小結501 第15章UDF基礎應用502 15.1 UDF介紹502 15.1.1 UDF的基本功能502 15.1.2 UDF編寫基礎503 15.1.3 UDF中的C語言基礎504 15.2利用UDF自定義物性參數507 15.2.1案例簡介507 15.2.2 FLUENT求解計算設置508 15.2.3求解計算512 15.2.4計算結果後處理及分析513 15.3利用UDF求解多孔介質問題514 15.3.1案例簡介514 15.3.2 FLUENT求解計算設置514 15.3.3求解計算518 15.3.4計算結果後處理及分析518 15.4水中落物的數值模擬519 15.4.1案例簡介519 15.4.2 FLUENT求解計算設置519 15.4.3求解計算527 15.5本章小結532 第16章燃料電池問題模擬533 16.1單直通道逆流PEM燃料電池533 16.1.1案例簡介533 16.1.2 GAMBIT建模534 16.1.3 FLUENT求解計算設置537 16.1.4求解計算540 16.1.5計算結果後處理及分析542 16.2本章小結545 附錄1 UDF宏簡列546 附錄2 UDF宏具體解釋547 附錄2.1通用宏及其定義的函數547 附錄2.2離散相模型宏及其定義的函數549 附錄2.3多相模型的宏及其定義的函數551 附錄3 UDF的部分常用函數552 參考文獻555