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第1章 概述 1

1.1 序言 1

1.2 基本思想 2

1.3 主要应用领域 3

1.4 常用流体分析软件比较 4

1.5 本章小结 6

第2章 FLUENT基础 7

2.1 概述 7

2.2 流体流动基本特性 8

2.2.1 基本的物理概念 9

2.2.2 流动状态 9

2.2.3 湍流模型 9

2.2.4 多相流模型 13

2.3 控制方程 14

2.3.1 连续性方程 14

2.3.2 N－S方程 14

2.3.3 能量守恒方程 15

2.3.4 其他方程 16

2.3.5 通用控制方程 17

2.4 数值求解方法 17

2.4.1 概述 17

2.4.2 有限差分法 17

2.4.3 有限元法 19

2.4.4 有限容积法 20

2.4.5 谱方法 20

2.4.6 边界元法 22

2.5 离散格式 25

2.5.1 概述 25

2.5.2 一阶差分格式 25

2.5.3 高阶差分格式 25

2.6 边界条件 27

2.6.1 概述 27

2.6.2 边界条件 27

2.6.3 初始条件 34

2.6.4 UDF与边界条件 34

2.7 软件基本结构 35

2.7.1 概述 35

2.7.2 前处理 35

2.7.3 求解器 35

2.7.4 后处理 35

2.8 求解过程 36

2.8.1 建立控制方程 37

2.8.2 确定边界条件与初始条件 37

2.8.3 划分计算网格 37

2.8.4 建立离散化方程 37

2.8.5 离散初始条件和边界条件 37

2.8.6 给定求解控制参数 38

2.8.7 求解离散方程 38

2.8.8 判断解的收敛性 38

2.8.9 输出结果 38

2.9 本章小结 38

第3章 网格生成技术 39

3.1 概述 39

3.2 结构化网格 40

3.2.1 单块结构网格生成技术 40

3.2.2 分区结构网格生成方法 41

3.3 非结构化网格 42

3.4 Gambit的使用 44

3.4.1 Gambit的用户界面 45

3.4.2 绘制几何图形 46

3.4.3 绘制网格 47

3.4.4 Gambit几何图形绘制实例 49

3.4.5 FLUENT的安装与运行 67

3.4.6 FLUENT的用户界面 68

3.4.7 数值模拟步骤简介 71

3.5 本章小结 72

第4章 FLUENT基本算例 73

4.1 概述 73

4.2 顶盖驱动流 73

4.2.1 物理模型 73

4.2.2 在Gambit中建立模型 74

4.2.3 求解计算 75

4.2.4 计算结果 78

4.3 后台阶流动 80

4.3.1 物理模型 81

4.3.2 在Gambit中建立模型 81

4.3.3 求解计算 83

4.3.4 计算结果 85

4.4 圆柱绕流 86

4.4.1 基本理论与物理模型 86

4.4.2 在Gambit中建立模型 87

4.4.3 求解计算 89

4.4.4 计算结果 92

4.5 圆管流动 95

4.5.1 物理模型 95

4.5.2 在Gambit中建立模型 95

4.5.3 求解计算 97

4.5.4 计算结果 99

4.6 弯通道流动 101

4.6.1 物理模型 101

4.6.2 在Gambit中建立模型 101

4.6.3 求解计算 103

4.6.4 计算结果 106

4.7 方腔自然对流 107

4.7.1 物理模型 107

4.7.2 在Gambit中建立模型 107

4.7.3 求解计算 108

4.7.4 计算结果 112

4.8 本章小结 114

第5章 FLUENT在流体机械领域的应用 115

5.1 概述 115

5.2 泵分析实例 115

5.2.1 概述 116

5.2.2 数学物理建模 117

5.2.3 边界条件 121

5.2.4 求解计算 121

5.2.5 结果分析与讨论 128

5.3 风机分析实例 134

5.3.1 概述 134

5.3.2 数学物理建模 138

5.3.3 边界条件 146

5.3.4 求解计算 146

5.3.5 结果分析与讨论 154

5.4 本章小结 158

第6章 FLUENT在化工设备领域的应用 159

6.1 搅拌设备 159

6.1.1 概述 159

6.1.2 数学物理建模 162

6.1.3 边界条件 166

6.1.4 求解计算 166

6.1.5 结果分析与讨论 169

6.2 混合设备 174

6.2.1 概述 175

6.2.2 数学物理建模 176

6.2.3 边界条件 182

6.2.4 求解计算 182

6.3 本章小结 192

第7章 FLUENT在换热及制冷领域的应用 193

7.1 概述 193

7.2 管壳式换热器 194

7.2.1 概述 194

7.2.2 数学物理建模 196

7.2.3 边界条件 205

7.2.4 求解计算 205

7.2.5 结果分析与讨论 215

7.3 管翅式换热器 222

7.3.1 概述 222

7.3.2 数学物理建模 222

7.3.3 边界条件 232

7.3.4 求解计算 232

7.3.5 结果分析与讨论 237

7.4 空气对流换热的场协同原理分析 244

7.4.1 场协同基本思想介绍 244

7.4.2 场协同评价指标的分析和探讨 244

7.4.3 带芯棒圆管换热的场协同原理分析 246

7.5 制冷剂管内换热的场协同原理分析 251

7.5.1 制冷剂蒸气光管内换热的场协同分析 251

7.5.2 内横槽管制冷剂蒸气换热的场协同分析 258

7.5.3 光管内液体制冷剂换热的场协同分析 264

7.5.4 液体制冷剂内横槽管换热的场协同分析 267

7.6 减阻节能 274

7.7 本章小结 275

第8章 FLUENT在热力设备领域的应用 276

8.1 概述 276

8.2 锅炉 276

8.2.1 概述 277

8.2.2 数学物理建模 277

8.2.3 边界条件 283

8.2.4 求解计算 284

8.2.5 结果分析与讨论 286

8.3 燃烧器 288

8.3.1 概述 289

8.3.2 数学物理建模 291

8.3.3 边界条件 297

8.3.4 求解计算 298

8.3.5 结果分析和讨论 305

8.4 本章小结 312

第9章 FLUENT在汽车工程领域的应用 313

9.1 概述 313

9.1.1 夏季空调的试验标准 313

9.1.2 冬季空调的试验标准 314

9.1.3 湍流流动及其数值模拟概述 314

9.1.4 室内气流分布的性能评价 315

9.1.5 离散传播辐射模型（DTRM） 316

9.2 轿车整车室内夏季空调环境的模拟 318

9.2.1 概述 318

9.2.2 数学物理模型 318

9.2.3 边界条件的设置 320

9.2.4 求解计算 324

9.2.5 结果分析与讨论 334

9.3 轿车整车室内冬季空调环境模拟 339

9.3.1 概述 340

9.3.2 数学物理建模 340

9.3.3 边界条件的设置 341

9.3.4 求解计算 343

9.3.5 结果分析与讨论 346

9.4 加入有人模型下的探讨 355

9.4.1 概述 355

9.4.2 数学物理模型 356

9.4.3 边界条件设置 357

9.4.4 边界条件设置 357

9.4.5 结果分析与讨论 359

9.5 本章小结 365

第10章 UDF 366

10.1 UDF综述 366

10.1.1 基本概念 366

10.1.2 编写环境 367

10.1.3 多相流应用写UDFs 369

10.1.4 编译UDF到FLUENT中 370

10.2 UDF的宏基础 371

10.2.1 常用的宏工具 373

10.2.2 有关宏的访问工具 374

10.3 综合应用实例 377

10.3.1 试验环境与测试条件 377

10.3.2 试验项目以及测试方法 377

10.3.3 试验结果 378

10.3.4 UDF设置 379

10.3.5 算例相关设置 381

10.4 本章小结 393

第11章 UDS的应用 394

11.1 概述 394

11.1.1 自定义标量UDS的定义 394

11.1.2 对流项的设置 395

11.1.3 时间项的设置 395

11.1.4 扩散系数的设置 395

11.1.5 源项S的设置 396

11.2 综合实例 397

11.3 本章小结 402

第12章 并行计算 403

12.1 概述 403

12.2 环境设置 405

12.3 综合应用实例 405

12.3.1 配置计算节点 406

12.3.2 检测网络连通性 406

12.3.3 网格的分割 407

12.3.4 读入case文件 408

12.3.5 检查网格分割 409

12.3.6 负载分布的检查 409

12.3.7 进行其他设置并计算 410

12.4 本章小结 410

第13章 常用数据后处理工具 411

13.1 Tecplot 411

13.1.1 概述 411

13.1.2 使用技巧 412

13.1.3 综合应用实例 421

13.2 Origin 425

13.2.1 概述 425

13.2.2 使用技巧 425

13.2.3 综合实例 430

13.3 Digitizer 447

13.3.1 概述 447

13.3.2 使用技巧 447

13.3.3 综合应用实例 448

13.4 本章小结 452

第14章 多相流模型 453

14.1 概述 453

14.2 VOF模型在射流纺织工程中的应用 454

14.2.1 概述 454

14.2.2 物理模型和网格划分 456

14.2.3 求解计算 456

14.2.4 计算结果 462

14.3 Mixture模型 464

14.3.1 主要方法 464

14.3.2 理论方程 464

14.3.3 mixture模型相变流动中的简单应用 466

14.4 本章小结 473

第15章 动网格模型 474

15.1 概述 474

15.2 方法简介 474

15.2.1 弹簧光滑模型 474

15.2.2 动态层模型 475

15.2.3 局部网格重划法 476

15.3 动网格模型在内燃机汽缸中的应用 477

15.3.1 问题描述 477

15.3.2 利用FLUENT 3D求解器进行计算 477

15.3.3 结果分析 485

15.4 本章小结 488

附录 489

参考文献 494