第1章 流体力学基础 1
1.1流体力学基本概念 1
1.1.1连续介质的概念 1
1.1.2流体的基本性质 2
1.1.3作用在流体上的力 3
1.1.4研究流体运动的方法 3
1.2流体运动的基本概念 4
1.2.1层流流动与紊流流动 4
1.2.2有旋流动与无旋流动 5
1.2.3声速与马赫数 5
1.2.4膨胀波与激波 6
1.3附面层理论 7
1.3.1附面层概念及附面层厚度 7
1.3.2附面层微分方程 7
1.4流体运动及换热的多维方程组 8
1.4.1物质导数 8
1.4.2不同形式的N-S方程 8
1.4.3能量方程与导热方程 11
1.5湍流模型 11
1.6计算网格与边界条件 14
1.6.1计算网格 14
1.6.2边界条件 14
第2章 流体流动分析软件概述 16
2.1 CFD软件简介 16
2.1.1 CFD软件结构 16
2.1.2 CFD软件的基本模型 18
2.1.3常用的CFD商用软件 21
2.2 FLUENT软件简介 23
2.2.1 FLUENT系列软件介绍 23
2.2.2 FLUENT软件的结构及特点 25
2.3 FLUENT 6.3软件包的安装及运行 27
2.3.1 FLUENT 6.3软件包的安装 28
2.3.2 FLUENT 6.3软件包的运行 29
2.4 FLUENT 6.3的功能模块和分析过程 29
2.4.1 FLUENT 6.3的功能模块 29
2.4.2 FLUENT 6.3的分析过程 31
第3章FLUENT 6.3的使用 34
3.1 FLUENT 6.3的操作界面 34
3.1.1 FLUENT 6.3的启动界面 34
3.1.2 FLUENT 6.3的图形用户界面 34
3.1.3 FLUENT 6.3的文本用户界面及Scheme表达式 37
3.1.4 FLUENT 6.3的图形控制及鼠标使用 39
3.2 FLUENT 6.3对网格的基本操作 40
3.2.1导入和检查网络 40
3.2.2显示和修改网格 44
3.3选择FLUENT 6.3求解器及运行环境 49
3.3.1 FLUENT 6.3求解器的比较与选择 49
3.3.2 FLUENT 6.3计算模式的选择 50
3.3.3 FLUENT 6.3运行环境的选择 50
3.3.4 FLUENT 6.3的基本物理模型 51
3.3.5 FLUENT 6.3的材料定义 57
3.4设置FLUENT 6.3的边界条件 58
3.5设置FLUENT 6.3的求解参数 70
第4章 网格生成软件GAMBIT 72
4.1 GAMBIT简介 72
4.1.1 GAMBIT的功能及特点 72
4.1.2 GAMBIT的操作界面 73
4.2 GAMBIT的操作步骤 76
4.2.1建立几何模型 76
4.2.2划分网格 79
4.2.3定义边界 81
4.2.4 GAMBIT与其他软件的联用 83
4.3 GAMBIT应用实例 83
4.3.1三维直通管内的湍流模型与网格划分 83
4.3.2二维轴对称喷嘴模型与网格划分 86
4.3.3三维V形管道模型与网格划分 88
4.3.4二维搅拌模型与网格划分 91
4.3.5三维气体吸收塔模型与网格划分 95
4.3.6三管相贯模型与网格划分 98
第5章Tecplot软件使用入门 105
5.1 Tecplot软件概述 105
5.1.1 Tecplot软件的启动 105
5.1.2 Tecplot软件的界面 105
5.2 Tecplot软件绘图环境设置 110
5.2.1帧的创建和编辑 110
5.2.2网格和标尺的设定 111
5.2.3坐标系统 111
5.3 Tecplot软件使用技巧 112
5.3.1 XY曲线图显示 112
5.3.2二维视图显示 114
5.3.3三维视图显示 118
5.4 Tecplot软件的数据格式 120
5.4.1 Tecplot软件的数据层次 120
5.4.2多数据区域 122
5.4.3数据区域中的数据结构 122
5.5 Tecplot软件对FLUENT软件的数据进行后处理 122
5.5.1 Tecplot软件读取FLUENT软件的文件数据 122
5.5.2 Tecplot软件后处理实例——三维弯管水流速度场模拟 124
第6章UDF使用简介 132
6.1 UDF基础 132
6.1.1 UDF概述 132
6.1.2 FLUENT软件中的网格拓扑 133
6.1.3 FLUENT软件中的数据类型 134
6.2 UDF宏 134
6.2.1 UDF中访问FLUENT软件中的变量的宏 134
6.2.2 UDF实用工具宏 140
6.2.3常用DEFINE宏 150
6.3 UDF的解释和编译 154
6.3.1 UDF的解释 154
6.3.2 UDF的编译 154
6.3.3在FLUENT软件中激活UDF 155
6.4 UDF应用实例——管道流动凝固过程 157
第7章 湍流模型模拟 164
7.1湍流模型概述 164
7.1.1单方程模型 164
7.1.2标准k-ε型 165
7.1.3重整化群k-ε模型 166
7.1.4可实现k-ε模型 166
7.1.5 Reynolds应力模型 167
7.1.6大涡模拟 168
7.2湍流模型的设置 169
7.3湍流模型实例——瀑布流过圆柱形石块时的流场 170
第8章 多相流模型模拟 180
8.1 FLUENT软件中的多相流模型 180
8.1.1 VOF模型 180
8.1.2 Mixture模型 181
8.1.3 Eulerian模型 181
8.2通用多相流模型的选择与使用 182
8.2.1通用多相流模型的选择 182
8.2.2通用多相流模型的设置 182
8.2.3一般多相流问题的求解策略 184
8.3多相流计算实例 184
8.3.1二维喷射流场模拟 184
8.3.2水油混合物T形管流动模拟 190
第9章 滑移网格模型模拟 196
9.1滑移网格模型概述 196
9.2滑移网格的设置 197
9.3滑移网格实例分析——十字搅拌器流场模拟 198
第10章 动网格模型模拟 204
10.1动网格模型概述 204
10.2动网格的设置 205
10.2.1动网格参数的设置 206
10.2.2动网格运动方式的定义 207
10.2.3动网格预览 208
10.3动网格实例分析 209
10.3.1二维实体入水模拟 209
10.3.2三维活塞在气缸中的运动模拟 215
第11章 物质运输和有限速率化学反应模型模拟 224
11.1有限速率化学反应 224
11.1.1化学反应模型概述 224
11.1.2有限速率化学反应的设置 228
11.1.3 PDF输运模型 231
11.2燃烧模型 232
11.2.1燃烧模型概述 232
11.2.2燃烧模型的计算方式 234
11.2.3燃烧模拟的设置 236
11.3组分传输和化学反应模型实例 237
11.3.1气体燃烧温度场模拟 237
11.3.2废气排放组分浓度模拟 242
第12章 并行计算 248
12.1开启并行求解器 248
12.2使用并行网络工作平台 248
12.3分割网格 249
12.4检测并提高并行性能 253
第13章FLUENT6.3综合应用实例 254
13.1二维三通管内流体的流动分析 254
13.2二维自然对流换热问题的分析 266
13.3喷嘴内气体流动分析 274
13.4 U形管内流体运动分析 280
13.5套管内气液两相流动模拟 285
13.6三维室内温度传热模拟 293
13.7液相凝固温度模拟 300
13.8二维瞬间闸门倾洪流动模拟 304
13.9水浴加热保温流场模拟 310
13.10三维流-固耦合散热模拟 315