精通CFD工程仿真与案例实战 FLUENT GAMBIT ICEM CFD TecplotPDF电子书下载

第1章CFD概述 1

1.1计算流体力学概述 1

1.1.1 计算流体力学的基本思想和本质 1

1.1.2 计算流体力学的优势 2

1.1.3 CFD学科诞生与工程化背景 2

1.1.4 计算流体力学的应用领域 3

1.2计算流体力学问题的解决过程 3

1.2.1前处理 3

1.2.2求解 4

1.2.3后处理 4

1.3计算流体力学商业软件介绍 4

1.3.1前处理器 4

1.3.2求解器 5

1.3.3后处理软件 10

1.4 FLUENT的操作界面 12

14.1启动FLUENT界面 12

1.4.2 FLUENT主界面 12

1.5 FLUENT的基础操作 14

1.5.1启动ANSYS FLUENT求解器 15

1.5.2读入网格文件 15

1.5.3网格检查 16

1.5.4尺寸检查 17

1.5.5网格光顺化 17

1.5.6显示网格 18

1.5.7模型参数设置 18

1.5.8物性参数设置 19

1.5.9边界条件参数设置 19

1.5.10求解参数设置 22

1.5.11迭代求解 23

1.5.12利用高阶离散格式获得精确解 23

1.6 显示计算结果与分析结果数据 24

6.1显示速度的云图 24

1.6.2显示温度的云图 25

1.6.3显示速度矢量图 26

1.6.4显示出口温度的XY点图 27

1.7本章总结 28

第2章 网格基础与操作 29

2.1 CFD网格前处理理论准备 29

2.1.1划分网格的目的 29

2.1.2网格几何要素 29

2.1.3网格形状 29

2.1.4结构化与非结构化网格 30

2.1.5壁面和近壁区网格处理原则 32

2.1.6网格质量评价标准 34

2.1.7选择合适的网格类型 35

2.1.8网格自适应 36

2.2 GAMBIT网格划分 37

2.2.1 GAMBIT的基本功能与界面 37

2.2.2 GAMBIT基本术语 40

2.2.3 GAMBIT几何通用操作 41

2.2.4 GAMBIT几何造型 43

2.2.5 GAMBIT实体几何操作 53

2.2.6 GAMBIT划分实体网格 57

2.2.7划分体网格 61

2.2.8划分边界层网格 66

2.2.9 GAMBIT指定边界和域类型 67

2.2.10尺寸函数 68

2.2.11网格划分策略分析简介 70

2.2.12网格质量管理及网格输出 72

2.3 ICEM CFD网格划分 74

2.3.1 ICEM CFD基本功能与界面 74

2.3.2 ICEM CFD 几何体创建与处理 78

2.3.3 ICEM CFD划分非结构网格 83

2.3.4 ICEM CFD划分棱柱边界网格 94

2.3.5 ICEM CFD划分六面体结构化网格 99

2.3.6 ICEM CFD指定边界和域类型以及输出网格 111

第3章FLUENT基础与操作 114

3.1 FLUENT求解，启动FLUENT与FLUENT并行计算 114

3.2 FLUENT脚本文件自动运行 116

3.3 FLUENT文件类型 117

3.4网格检查 117

3.4.1在FLUENT中检查网格 117

3.4.2报告网格统计量 119

3.5计算域尺寸设置 119

3.5.1FLUENT的计算单位系统 119

3.5.2在FLUENT中设置计算域尺寸 120

3.6定义湍流模型 120

3.6.1流体与流动的分类 120

3.6.2判断湍流的标准 122

3.6.3湍流模型的评价与选择 122

3.6.4壁面函数的选择 127

3.6.5在ANSYSFLUENT中设定湍流模型 127

3.7对流换热计算 131

3.7.1在FLUENT中考虑对流换热 131

3.7.2考虑自然对流问题的场合与方法 132

3.8辐射换热计算 134

3.8.1选择辐射换热模型 134

3.8.2在ANSYSFLUENT中设定P1辐射模型 135

3.8.3在ANSYSFLUENT中设定Discrete Ordinates辐射模型 136

3.8.4辐射物质属性定义 137

3.9模拟不考虑化学反应的组分传输过程 137

3.10化学反应流与燃烧模拟 138

3.10.1 FLUENT中的燃烧模型介绍 138

3.10.2反应模型的选择 139

3.10.3通用有限速率模型 141

3.10.4 ISAT算法 146

3.10.5导入CHEMKIN格式的化学反应机理 147

3.10.6非预混燃烧模型之混合分数/PDF模型 148

3.10.7 非预混燃烧模型之层流火焰面模型 148

3.10.8 FLUENT中的煤燃烧模拟计算器的设置与使用 150

3.10.9预混燃烧模型 151

3.10.10部分预混燃烧模型 152

3.10.11组分概率密度输运燃烧模型 153

3.10.12 FLUENT燃烧模拟可能遇到的点火问题 154

3.11表面反应模拟 155

3.12设定操作工况参数 156

3.13设定单元区域条件 158

3.13.1单元区域条件的类型 158

3.13.2单元区域条件设定 159

3.14多孔介质计算域 161

3.15设定边界条件 162

3.15.1边界条件类型 163

3.15.2边界条件设定 163

3.16控制方程离散化 186

3.16.1离散方法 186

3.16.2离散格式 187

3.16.3离散格式的选择 188

3.16.4在FLUENT中设置离散格式 189

3.17求解方法 190

3.17.1基于压力的求解器 190

3.17.2基于密度的求解器 192

3.17.3在FLUENT中设置求解器 192

3.18设置亚松弛因子 193

3.19设置库朗数 194

3.20设置求解极限 194

3.21求解初始化 195

3.21.1全局初始化 195

3.21.2对初始值进行局部修补 196

3.22求解器的使用方法 196

3.22.1使用求解器的基本步骤 196

3.22.2在FLUENT中设置定常状态的计算 197

3.23确认收敛性 197

3.24网格自适应 198

3.25 UDF的基本理论与应用 198

3.25.1 UDF的基本理论 198

3.25.2 UDF的应用 199

3.26 FLUENT中常见警告的出现原因和解决方法 199

第4章 后处理基础与操作 202

4.1计算后处理：FLUENT后处理 202

4.1.1创建点、线和面 202

4.1.2流场显示 206

4.1.3显示网格 207

4.1.4显示等值线云图 207

4.1.5显示矢量图 209

4.1.6显示轨迹线 210

4.1.7显示扫描面 210

4.1.8创建动画 211

4.1.9显示XY曲线 212

4.1.10显示柱状图 212

4.1.11FLUENT计算报告 213

4.1.12边界通量报告 213

4.1.13受力报告 214

4.1.14投影面积 215

4.1.15表面积分 215

4.1.16体积分 217

4.1.17参考值设定 218

4.1.18算例设置报告 219

4.2 Tecplot数据处理 219

4.2.1 Tecp1ot 360功能简介 219

4.2.2 Tecplot 360 文件格式 222

4.2.3 Tecplot 360读入FLUENT文件 226

4.2.4在Tecplot 360中绘制XY曲线 228

4.2.5在Tecplot 360中显示等值线云图 229

4.2.6在Tecplot 360中绘制矢量图 231

4.2.7在Tecplot 360 中绘制流线 232

4.2.8在Tecplot 360 中绘制三维流场剖面图 233

4.2.9在Tecplot 360中制作动画 237

4.2.10在Tecplot 360中分析CFD数据 240

第5章 利用GAMBIT划分网格 242

5.1网格实例一：二维圆筒燃烧器网格划分 242

5.1.1创建几何实体 243

5.1.2对实体进行网格划分 244

5.1.3创建边界条件并输出网格 245

5.2网格实例二：燃气灶网格划分 247

5.2.1创建燃气灶实体模型 247

5.2.2对实体进行网格划分 252

5.2.3创建实体的边界条件 255

5.2.4输出网格 255

5.3网格实例三：引擎模型四面体划分 256

5.3.1 打开工程 256

5.3.2 Repair几何实体 257

5.3.3设置网格尺寸 257

5.3.4初步计算并查看网格 258

5.3.5光顺网格 259

5.3.6基于曲率自适应的网格加密 260

5.3.7再次创建网格 260

5.3.8切面显示 260

5.4网格实例四：机翼翼身组合体棱柱形网格划分 260

5.4.1打开项目 261

5.4.2划分棱柱层网格 261

5.4.3创建机翼尾部密度区 262

5.4.4再次计算网格并显示 263

5.4.5光顺网格 263

5.4.6生成六面体核心网格 264

5.5网格实例五：二维管道四边形网格划分 265

5.5.1新建工程 265

5.5.2初始化块 266

5.5.3分割块 266

5.5.4删除Blocks 267

5.5.5关联块顶点到几何点 267

5.5.6关联Edge到Curve 268

5.5.7显示关联 269

5.5.8组合Curves 269

5.5.9完成边和线的关联 270

5.5.10移动剩余的顶点到几何上 270

5.5.11设置网格尺寸 271

5.5.12计算并显示网格 271

5.5.13网格质量检查 272

5.5.14转化成非结构化网格 272

5.6网格实例六：三维管道六面体结构化网格 273

5.6.1新建工程 273

5.6.2检查几何拓扑 273

5.6.3创建Part 274

5.6.4创建材料点并保存工程 274

5.6.5初始化块 275

5.6.6分割块并建立拓扑结构 275

5.6.7关联曲线 276

5.6.8初步计算网格 278

5.6.9初步网格质量评估 278

5.6.10建立O-grid 279

5.6.11第二次计算网格 279

5.6.12第二次网格质量评估 280

5.6.13网格输出 280

5.7网格实例七：三维弯管六面体结构化网格 280

5.7.1打开项目并创建Parts 281

5.7.2创建体并初始化块 282

5.7.3切块和删除部分块 282

5.7.4关联 283

5.7.5移动顶点（1） 283

5.7.6创建第一个O-grid 284

5.7.7修饰块 285

5.7.8移动顶点（2） 286

5.7.9创建第二个O-grid 286

5.7.10设置网格尺寸并预览网格 287

5.7.11移动顶点以改善网格质量 288

5.7.12重新查看网格 289

5.8网格实例八：管内叶片三维六面体结构化网格 289

5.8.1打开工程并创建Parts 290

5.8.2创建体 290

5.8.3初始化块 291

5.8.4创建关联 291

5.8.5块分割 292

5.8.6塌陷 292

5.8.7边关联 292

5.8.8设置面网格参数 293

5.8.9网格质量检查 294

5.8.10创建O-grid 294

5.8.11中间块删除并计算网格 295

5.8.12网格质量检查 295

5.9网格实例九：半球方体三维六面体结构化网格 295

5.9.1读入工程 296

5.9.2初始化块 297

5.9.3建立拓扑（1） 297

5.9.4关联（1） 298

5.9.5设置网格参数（1） 299

5.9.6预览网格并检查网格质量 299

5.9.7建立拓扑（2） 300

5.9.8关联（2） 301

5.9.9设置网格参数（2） 301

5.9.10计算网格 302

5.9.11检查网格质 302

5.9.12局部网格参数设置 303

5.10网格实例十：托架三维六面体结构化网格 303

5.10.1创建新项 303

5.10.2初始化块 304

5.10.3移动块顶点 304

5.10.4分块（1） 305

5.10.5关联并移动顶点 306

5.10.6创建块 306

5.10.7关联 307

5.10.8分块（2） 307

5.10.9创建O-grid 308

5.10.10设置边缘O-grid 309

5.10.11计算网格 310

5.10.12网格质量评估 311

5.10.13网格镜像 311

第6章 综合实战案例一 312

6.1算例：空调房间室内流组织模拟 312

6.1.1介绍 312

6.1.2方法和设置 312

6.1.3前期要求 312

6.1.4问题描述 312

6.1.5准备 313

6.1.6设置和求解 313

6.1.7总结 317

6.2算例二：管内流动的模拟 317

6.2.1介绍 317

6.2.2方法和设置 317

6.2.3前期要求 318

6.2.4问题描述 318

6.2.5准备 318

6.2.6设置和求解 318

6.2.7总结 328

6.2.8参考文献 328

6.2.9练习与讨论 329

6.3算例三：外掠平板的流场与换热 329

6.3.1介绍 329

6.3.2方法和设置 329

6.3.3前期要求 329

6.3.4问题描述 329

6.3.5准备 330

6.3.6设置与求解 330

6.3.7总结 339

6.3.8参考文献 339

6.3.9练习与讨论 340

6.4算例四：进气歧管的流动模拟 340

6.4.1介绍 340

6.4.2方法和设置 340

6.4.3前期要求 340

6.4.4问题描述 340

6.4.5准备 341

6.4.6设置和求解 341

6.4.7总结 349

6.4.8参考文献 349

6.4.9练习与讨论 349

6.5算例五：渐缩渐扩管的无粘与可压缩流动模拟 349

6.5.1介绍 349

6.5.2方法和设置 349

6.5.3前期准备 350

6.5.4问题描述 350

6.5.5准备 350

6.5.6设置和求解 350

6.5.7总结 357

6.5.8参考文献 358

6.5.9练习与讨论 358

6.6算例六：模拟水箱的水波运动 358

6.6.1介绍 358

6.6.2方法和设置 358

6.6.3前期要求 358

6.6.4问题描述 358

6.6.5准备 359

6.6.6设置和求解 359

6.6.7总结 367

6.6.8练习与讨论 367

6.7算例七：水平膜状沸腾 367

6.7.1介绍 367

6.7.2前期要求 367

6.7.3问题描述 368

6.7.4设置和求解 368

6.7.5分析 374

6.7.6总结 374

6.8算例八：机翼绕流可压缩流动的模拟 375

6.8.1介绍 375

6.8.2方法和设置 375

6.8.3前期要求 375

6.8.4问题描述 375

6.8.5准备 376

6.8.6设置和求解 376

6.8.7总结 383

6.8.8练习与讨论 383

6.9算例九：利用欧拉模型解决搅拌器混合问题 384

6.9.1介绍 384

6.9.2方法和设置 384

6.9.3问题描述 384

6.9.4设置和求解 385

6.10算例十：利用多相流混合模型和欧拉模型求解T形管流动 396

6.10.1介绍 396

6.10.2方法和设置 396

6.10.3问题描述 396

6.10.4设置和求解 396

6.11算例十：对固固体燃料电池进行流体动力学模拟 404

6.11.1介绍 404

6.11.2方法和设置 405

6.11.3问题描述 405

6.11.4设置与求解 405

第7章 综合实战案例二 417

7.1算例十二：使用喷尿素法并利用选择性非催化还原法进行NOx模拟 417

7.1.1介绍 417

7.1.2方法和设置 417

7.1.3前期要求 417

7.1.4问题描述 417

7.1.5准备 418

7.1.6设置和求解 418

7.2总结 423

7.3算例十三：使用混合物模型模拟质量和热量交换 424

7.3.1介绍 424

7.3.2前期要求 424

7.3.3问题描述 424

7.3.4设置和求解 424

7.4算例十四：使用用户自定义标量和用户自定义内存模拟电加热（欧姆加热） 430

7.4.1介绍 430

7.4.2方法和设置 431

7.4.3前期要求 431

7.4.4问题描述 431

7.4.5准备 431

7.4.6设置和求解 431

7.4.7总结 441

7.4.8练习与讨论 441

7.5算例十五：顶盖驱动的腔体流动 441

7.5.1介绍 441

7.5.2方法和设置 441

7.5.3前期要求 442

7.5.4问题描述 442

7.5.5准备 442

7.5.6设置和求解 442

7.5.7总结 449

7.5.8参考文献 449

7.5.9练习与讨论 450

7.6算例十六：引擎流场模拟 450

7.6.1介绍 450

7.6.2方法和设置 450

7.6.3前期要求 450

7.6.4问题描述 450

7.6.5准备 451

7.6.6设置和求解 451

7.6.7总结 468

7.6.8练习和讨论 469

7.7算例十七：使用EBU（Eddy Break Up，涡破碎）模型模拟煤粉燃烧 469

7.7.1介绍 469

7.7.2技巧和设置 469

7.7.3前期要求 469

7.7.4问题描述 469

7.7.5准备 470

7.7.6设置和求解 470

7.7.7结果 483

7.8算例十八：多步焦炭反应模拟 483

7.8.1介绍 483

7.8.2技巧和设置 483

7.8.3前期要求 483

7.8.4问题描述 484

7.8.5准备 484

7.8.6设置和求解 484

7.8.7结果 493

7.8.8总结 493

7.9算例十九：利用EDC燃烧模型模拟扩散火焰 493

7.9.1介绍 493

7.9.2前期要求 494

7.9.3问题描述 494

7.9.4准备 494

7.9.5设置和求解 494

7.9.6总结 505

7.10算例二十：扩散射流火焰的PDF输运方程模型模拟 505

7.10.1介绍 505

7.10.2技巧和设置 505

7.10.3实验概况 506

7.10.4前期要求 506

7.10.5问题描述 506

7.10.6准备 506

7.10.7设置和求解 506

7.10.8总结 514

7.11算例二十一：模拟圆形通道的表面反应 514

7.11.1介绍 514

7.11.2准备 514

7.11.3设置和求解 514

第8章 综合实战案例三 520

8.1算例二十二：模拟二维流化床的均匀流化作用 520

8.1.1介绍 520

8.1.2前期要求 520

8.1.3问题描述 520

8.1.4设置和求解 521

8.2算例二十三：液体燃料燃烧 525

8.2.1介绍 525

8.2.2技巧和设置 525

8.2.3前期准备 525

8.2.4问题描述 525

8.2.5准备 526

8.2.6设置和求解 526

8.2.7总结 537

8.3算例二十四：偏心环形管道的非牛顿流体流动模拟 537

8.3.1介绍 537

8.3.2技巧和设置 537

8.3.3前期要求 538

8.3.4问题描述 538

8.3.5准备 538

8.3.6设置和求解 538

8.3.7总结 550

8.3.8参考文献 550

8.3.9练习与讨论 550

8.4算例二十五：离心式鼓风机模拟 550

8.4.1介绍 550

8.4.2问题描述 551

8.4.3准备 551

8.4.4设置和求解 551

8.4.5总结 559

8.5算例二十六：圆柱绕流模拟 560

8.5.1介绍 560

8.5.2问题描述 560

8.5.3准备 560

8.5.4设置和求解 560

8.5.5总结 569

8.5.6参考文献 569