ANSYS14.0FLOTRAN理论解析与工程应用实例PDF电子书下载

第1章 FLOTRAN CFD简介 1

1.1 CFD分析的概念 1

1.2 FLOTRAN的分析类型 1

1.3 FLOTRAN的分析范例 2

1.3.1问题的描述 2

1.3.2 命令流 3

第2章FLOTRAN理论基础 5

2.1连续性方程 5

2.2动量方程 5

2.3可压缩流体能量方程 6

2.4不可压缩能量方程 7

2.5湍流 7

2.5.1雷诺数 9

2.5.2湍流模型 9

2.5.3零能方程 10

2.5.4标准k-？湍流模型 11

2.5.5 RNG湍流模型 13

2.5.6 NKE湍流模型 14

2.5.7 GIR湍流模型 16

2.5.8 SZL湍流模型 17

2.5.9标准k-ω湍流模型 18

2.5.10 SST湍流模型 19

2.5.11近壁区域处理 21

2.6压力 22

第3章 有限元求解流体力学原理 24

3.1离散方程 24

3.2瞬态项 25

3.3对流项 26

3.3.1单调流线迎风法（MSU） 26

3.3.2流线迎风/Petro-Galerkin方法（SUPG） 27

3.3.3修正Galerkin方法（COLG） 28

3.4扩散项 29

3.5源项 29

3.6分离解求解算法 29

第4章 FLOTRAN求解器 35

4.1 TDMA求解器 35

4.2共轭残差求解器 36

4.3预条件共轭残差求解器 37

4.4共轭梯度求解器 37

4.5预条件广义极小残差求解器 37

4.6稀疏矩阵直接求解法 39

4.7预条件BiCGStab求解器 39

第5章 FLOTRAN收敛技术 41

5.1收敛 41

5.2稳定性 41

5.2.1松弛 42

5.2.2惯性松弛 43

5.2.3人工粘度 44

5.3残差文件 44

5.4修正惯性松弛 45

5.5自由度限值 46

第6章 流体属性及环境参数 48

6.1密度 48

6.1.1理论简介 48

6.1.2选择方法 49

6.2粘度 51

6.2.1牛顿流体粘度理论 51

6.2.2非牛顿流体粘度理论 52

6.2.3选择方法 53

6.3导热系数 55

6.3.1理论简介 55

6.3.2选择方法 56

6.4比热容 58

6.4.1理论简介 58

6.4.2选择方法 58

6.5表面张力系数 59

6.5.1理论简介 59

6.5.2选择方法 59

6.6壁面静态接触角 59

6.6.1 理论简介 59

6.6.2选择方法 60

6.7设置流体计算环境 60

6.7.1设置流体计算参考条件 60

6.7.2设置流体计算的转动坐标系 61

6.7.3设置流体计算重力 62

第7章 流体求解导出量 63

7.1马赫数 63

7.2总压力 63

7.3 y+和壁面剪切应力 63

7.4流线函数 64

7.4.1笛卡儿坐标系几何体 64

7.4.2轴对称几何体（对称轴：x） 64

7.4.3轴对称几何体（对称轴：Y） 64

7.4.4极坐标系 64

7.5对流换热系数 65

7.5.1计算节点热通量 65

7.5.2计算热梯度 65

7.5.3计算对流系数 65

7.6设置流体导出量 65

第8章 FLOTRAN单元 67

8.1单元简介 67

8.2输入数据 67

8.3单元模型 68

8.3.1分布式阻力 68

8.3.2风扇模型 68

8.3.3非流体单元 68

8.4单元关键字 69

8.5实常数 69

8.5.1动网格和壁面粗糙度 70

8.5.2风扇和分布阻力模型 70

8.5.3同时使用所有选项 73

第9章 边界条件 74

9.1进口/出口边界 74

9.1.1设置流速 74

9.1.2设置压力 76

9.1.3设置温度 77

9.2壁面边界条件 77

9.2.1固定壁面条件 77

9.2.2移动壁面 77

9.2.3壁面粗糙度 78

9.3对称边界条件 78

9.4周期边界条件 79

9.5相交边界条件 79

9.6湍流边界条件 79

第10章 FLOTRAN求解功能 81

10.1 FLOTRAN的基本分析步骤 81

10.1.1确定问题的区域 81

10.1.2划分网格 81

10.1.3施加边界条件 81

10.1.4设置流体状态 81

10.1.5设置FLOTRAN计算参数 82

10.1.6求解 82

10.1.7检查结果 83

10.2热分析 83

10.2.1网格要求 83

10.2.2指定流体属性参数 83

10.2.3热载荷和边界条件 83

10.2.4求解策略 84

10.3瞬态分析 88

10.3.1时间积分方法 88

10.3.2设置时间步和收敛 89

10.3.3终止计算和输出控制 90

10.3.4施加瞬态分析边界条件 91

10.4动网格（ALE） 92

10.4.1边界条件 92

10.4.2网格更新 93

10.4.3重画网格 94

10.5流体体积法（VOF） 94

10.5.1 VOF基本理论 94

10.5.2 VFRC载荷 95

10.5.3输入设置 97

10.5.4后处理 99

10.6多组分传输分析 99

10.6.1理论基础 99

10.6.2多组分传输分析步骤 100

第11章 FLOTRAN流-固耦合分析 105

11.1单代码多场求解器 105

11.1.1创建需要求解的场模型 105

11.1.2创建不同场之间的界面条件 105

11.1.3设置单代码多场求解器 106

11.1.4求解和后处理 112

11.2基于物理环境求解多场 113

11.2.1创建模型 113

11.2.2创建物理环境 114

11.2.3执行载荷传递耦合物理场分析 114

第12章 温差驱动流体流动分析 116

12.1问题的描述 116

12.1.1几何模型 116

12.1.2流体属性参数 116

12.1.3选择单元 116

12.1.4流体流动模型 116

12.1.5边界条件及载荷 116

12.2 GUI操作 117

12.2.1前处理 117

12.2.2求解 118

12.2.3后处理 122

12.3命令流 123

第13章 弯管的瞬态流场分析 125

13.1问题的描述 125

13.1.1几何模型 125

13.1.2流体属性参数 125

13.1.3选择单元 125

13.1.4流体流动模型 125

13.1.5边界条件及载荷 125

13.2 GUI操作 126

13.2.1前处理 126

13.2.2求解 128

13.2.3后处理 134

13.3命令流 136

第14章 钝体绕流瞬态分析 140

14.1问题的描述 140

14.1.1几何模型 140

14.1.2流体属性参数 140

14.1.3选择单元 140

14.1.4流体流动模型 140

14.1.5边界条件及载荷 140

14.2 GUI操作 141

14.2.1前处理 141

14.2.2求解 142

14.2.3后处理 149

14.3命令流 151

第15章 开闸后水流流动的VOF分析 154

15.1问题的描述 154

15.1.1几何模型 154

15.1.2流体属性参数 154

15.1.3选择单元 154

15.1.4流体流动模型 154

15.1.5边界条件及载荷 154

15.2 GUI操作 155

15.2.1前处理 155

15.2.2求解 157

15.2.3后处理 163

15.3命令流 165

第16章 喷管三维流场分析 168

16.1问题的描述 168

16.1.1 几何模型 168

16.1.2流体属性参数 168

16.1.3选择单元 168

16.1.4流体流动模型 169

16.1.5边界条件及载荷 169

16.2 GUI操作 169

16.2.1前处理 169

16.2.2求解 172

16.2.3后处理 175

16.3命令流 176

第17章 飞机起飞过程机翼瞬态流场分析 179

17.1问题的描述 179

17.1.1几何模型 179

17.1.2流体属性参数 179

17.1.3选择单元 179

17.1.4流体流动模型 179

17.1.5边界条件及载荷 179

17.2 GUI操作 180

17.2.1前处理 180

17.2.2求解 183

17.2.3后处理 192

17.3命令流 195

第18章 联合使用ALE和VOF模拟动壁 199

18.1问题的描述 199

18.1.1几何模型 199

18.1.2流体属性参数 199

18.1.3选择单元 199

18.1.4流体流动模型 199

18.1.5边界条件及载荷 199

18.2 GUI操作 200

18.2.1前处理 200

18.2.2求解 202

18.2.3后处理 210

18.3命令流 212

第19章 汽车的空气动力学分析 217

19.1问题的描述 217

19.1.1几何模型 217

19.1.2流体属性参数 217

19.1.3选择单元 217

19.1.4流体流动模型 217

19.1.5边界条件及载荷 218

19.2 GUI操作 218

19.2.1求解 219

19.2.2后处理 224

19.3命令流 225

第20章 三种混合体传输流动分析 228

20.1问题的描述 228

20.1.1几何模型 228

20.1.2流体属性参数 228

20.1.3选择单元 229

20.1.4流体流动模型 229

20.1.5边界条件及载荷 229

20.2 GUI操作 229

20.2.1前处理 229

20.2.2求解 234

20.2.3后处理 240

20.3命令流 241

第21章 稳态流-固双向耦合分析 245

21.1问题的描述 245

21.1.1几何模型 245

21.1.2流体属性参数 245

21.1.3选择单元 245

21.1.4流体流动模型 245

21.1.5边界条件及载荷 245

21.2 GUI操作 246

21.2.1前处理 246

21.2.2求解基本设置 249

21.2.3多场耦合求解设置 256

21.2.4后处理 259

21.3命令流 260

第22章 振动金属板与水的双向瞬态流-固耦合分析 264

22.1问题的描述 264

22.1.1几何模型 264

22.1.2材料参数 264

22.1.3选择单元 264

22.1.4流体流动模型 264

22.1.5边界条件及载荷 265

22.2 GUI操作 265

22.2.1前处理 265

22.2.2求解基本设置 269

22.2.3多场耦合求解设置 280

22.2.4多场求解 283

22.2.5后处理 284

22.3命令流 288

第23章 三通管的流-固-热稳态双向耦合分析 292

23.1问题的描述 292

23.1.1几何模型 292

23.1.2材料参数 292

23.1.3选择单元 292

23.1.4流体流动模型 293

23.1.5边界条件及载荷 293

23.2 GUI操作 293

23.2.1前处理 293

23.2.2求解基本设置 297

23.2.3多场耦合求解设置 304

23.2.4后处理 307

23.3命令流 308

第24章 加温器的流-热瞬态耦合分析 312

24.1问题的描述 312

24.1.1几何模型 312

24.1.2材料参数 312

24.1.3选择单元 312

24.1.4流体流动模型 313

24.1.5边界条件及载荷 313

24.2 GUI操作 313

24.2.1前处理 313

24.2.2求解基本设置 317

24.2.3多场耦合求解设置 323

24.2.4多场求解 327

24.2.5后处理 327

24.3命令流 330