流体仿真与应用 基于Fluent仿真计算与应用实例PDF电子书下载

1计算流体力学发展概述 1

1.1计算流体力学概述 1

1.1.1计算流体力学发展 1

1.1.2数值模拟过程 3

1.1.3控制方程的离散方法 3

1.1.4数值模拟的优点及局限性 4

1.2计算流体力学软件的结构 5

1.3常用的计算流体力学软件 5

习题 6

2流体力学基础知识 7

2.1流体力学基本概念 7

2.1.1流体的属性 7

2.1.2流体力学的力与压强 9

2.1.3亚音速与超音速流动 10

2.1.4研究流体运动的方法 10

2.1.5流体运动的描述 10

2.2流体力学基本方程及边界条件 11

2.2.1连续性方程 11

2.2.2运动（动量）方程 12

2.2.3能量方程 13

2.2.4组分质量守恒方程 14

2.2.5牛顿型流体的控制方程 14

2.2.6流体流动控制方程的通用形式 16

2.2.7初始条件和边界条件 17

习题 19

3湍流的数学模型 20

3.1湍流的基本方程 21

3.2湍流时均运动控制方程组封闭性方法介绍 22

3.2.1雷诺应力类模型 22

3.2.2湍动黏度类模型 22

3.3湍流κ-ε两方程模型 24

3.3.1标准κ-ε两方程模型 24

3.3.2 RNG κ-ε模型 25

3.3.3 Realizable κ-ε模型 26

3.4近壁区使用κ-ε模型的问题及对策 26

3.4.1近壁区流动的特点 26

3.4.2近壁区使用κ-ε模型的问题 27

3.5雷诺应力模型 29

3.5.1雷诺应力输运方程 29

3.5.2 RSM的控制方程及其解法 30

3.5.3对RSM适用性的讨论 31

3.6大涡模拟 31

3.6.1大涡模拟的控制方程 31

3.6.2亚网格模型 32

3.6.3大涡模拟的边界条件 33

习题 33

4有限体积法 34

4.1扩散问题的有限体积法 34

4.1.1一维稳态扩散问题的有限体积法 35

4.1.2二维和三维稳态扩散问题的有限体积法 37

4.1.3非稳态扩散问题的有限体积法 39

4.1.4线性方程组的求解 42

4.2对流-扩散问题的有限体积法 44

4.2.1一维稳态对流-扩散问题的有限体积法 44

4.2.2离散格式的性质 45

4.2.3中心差分格式 48

4.2.4迎风格式 49

4.2.5混合格式 50

4.2.6幂指数格式 50

4.2.7对流-扩散问题的高阶差分格式——QUICK格式 51

4.2.8多维对流-扩散问题的离散格式 54

习题 55

5流场计算数值算法 56

5.1引言 56

5.2交错网格 56

5.2.1基本变量法求解的有关困难 56

5.2.2解决方案——交错网格 57

5.3运动方程的离散 59

5.4 SIMPLE算法 59

5.4.1压力与速度的修正 59

5.4.2压力修正方程 61

5.4.3 SIMPLE算法的基本思路 61

5.4.4 SIMPLE算法的讨论 62

5.4.5 SIMPLE算法压力修正方程的边界条件 63

5.5 SIMPLER算法 63

5.6 SIMPLEC算法 64

5.7 PISO算法 66

习题 68

6网格生成方法 69

6.1引言 69

6.2结构网格 70

6.2.1贴体坐标法 71

6.2.2块结构化网格 76

6.3非结构网格 79

6.3.1概述 79

6.3.2阵面推进法 80

6.3.3 Delaunay三角划分 82

6.3.4四叉树（2D）与八叉树（3D）方法 83

6.3.5阵面推进法和Delaunay三角划分结合算法 84

6.4网格生成软件 84

6.4.1 Gambit 84

6.4.2 ICEM CFD 85

6.4.3 TrueGrid 86

6.4.4 Gridgen 88

习题 88

7 Fluent概述 89

7.1 Fluent的工程应用背景 89

7.2 Fluent软件包相关知识 90

7.2.1 Fluent软件组成 90

7.2.2各软件之间协同关系 91

7.3 Fluent软件包的安装及运行 91

7.3.1 Fluent软件包的安装 91

7.3.2 Fluent的新特性 92

7.3.3 Fluent软件包的运行 93

习题 94

8 Fluent软件介绍 95

8.1 Fluent前置模块——Gambit 95

8.1.1 Gambit图形用户界面（GUI） 95

8.1.2 Gambit实例简介 97

8.1.3 Gambit实例操作步骤 98

8.2 Fluent求解器求解 103

8.2.1 Fluent图形用户界面 103

8.2.2 Fluent数值模拟步骤简介 103

8.2.3 Fluent模拟结果显示 108

习题 112

9速度场计算 113

9.1概述 113

9.2二维定常速度场计算 113

9.2.1概述 113

9.2.2实例简介 113

9.2.3实例操作步骤 114

9.3非定常速度场计算 133

9.3.1概述 133

9.3.2实例简介 133

9.3.3实例操作步骤 133

习题 156

10温度场计算 157

10.1概述 157

10.2实例简介 157

10.3实例操作步骤 157

10.3.1利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 157

10.3.2利用Fluent求解器求解 166

习题 179

11多相流模型 180

11.1概述 180

11.1.1多相流 180

11.1.2多相流研究方法 181

11.1.3 Fluent中多相流模型 182

11.1.4 Fluent中多相流模型的选择 182

11.2 VOF模型 183

11.2.1概述 183

11.2.2实例简介 183

11.2.3实例操作步骤 184

11.3 Mixture模型 199

11.3.1概述 199

11.3.2实例简介 200

11.3.3实例操作步骤 201

习题 232

12 Tecplot软件 233

12.1 Tecplot概述 233

12.2 Tecplot使用 234

12.2.1 Tecplot软件界面 234

12.2.2菜单介绍 234

12.2.3边框工具栏选项介绍 237

12.2.4 XY图形绘制实例 237

12.2.5 2D图形的编辑 244

12.2.6 3D图形的编辑 248

习题 253

参考文献 254