第1章 流体力学与计算流体力学基础 1
1.1 流体力学基础 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 流体流动的分类 5
1.1.3 边界层和物体阻力 5
1.1.4 层流和湍流 7
1.1.5 流体流动的控制方程 7
1.1.6 边界条件与初始条件 8
1.2 计算流体力学基础 9
1.2.1 计算流体力学的发展 10
1.2.2 计算流体力学的求解过程 10
1.2.3 数值模拟方法和分类 11
1.2.4 有限体积法的基本思想 12
1.2.5 有限体积法的求解方法 14
1.3 计算流体力学的应用领域 15
1.4 常用的CFD商用软件 16
1.4.1 PHOENICS 16
1.4.2 STAR-CD 16
1.4.3 STAR-CCM＋ 17
1.4.4 FLUENT 17
1.4.5 CFX 18
1.5 本章小结 19
第2章 CFX软件简介 20
2.1 CFX的软件结构 20
2.1.1 启动CFX 21
2.1.2 前处理器 22
2.1.3 求解管理器 23
2.1.4 后处理器 24
2.2 CFX的文件类型 25
2.3 本章小结 26
第3章 创建几何模型 27
3.1 建立几何模型概述 27
3.2 DesignModeler简介 28
3.3 草图模式 31
3.3.1 进入草图模式 31
3.3.2 创建新平面 31
3.3.3 创建草图 32
3.3.4 几何模型的关联性 32
3.4 创建3D几何体 33
3.4.1 拉伸（Extrude） 34
3.4.2 旋转（Revolve） 34
3.4.3 扫掠（Sweep） 35
3.4.4 直接创建3D几何体（Primitives） 35
3.4.5 填充（Fill）和包围（Enclosure） 36
3.5 导入外部CAD文件 37
3.6 创建几何体的实例操作 38
3.7 本章小结 42
第4章 生成网格 43
4.1 网格生成概述 43
4.2 ANSYS ICEM CFD简介 44
4.2.1 ICEM CFD的工作流程 45
4.2.2 ICEM CFD的文件类型 46
4.2.3 ICEM CFD的用户界面 46
4.3 ANSYS ICEM CFD基本用法 46
4.3.1 创建几何模型 47
4.3.2 导入几何文件 51
4.3.3 生成网格 52
4.3.4 生成块 58
4.3.5 编辑网格 63
4.3.6 输出网格 70
4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析 71
4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析项目 71
4.4.2 导入几何模型 71
4.4.3 建立模型 72
4.4.4 生成网格 75
4.4.5 编辑网格 76
4.4.6 输出网格 76
4.5 本章小结 77
第5章 CFX前处理 78
5.1 新建工程项目与网格导入 78
5.1.1 新建工程项目 78
5.1.2 导入网格 79
5.1.3 保存项目 80
5.2 设置计算域 80
5.2.1 Basic Settings（基本设置）选项卡 81
5.2.2 Fluid Models（流体模型）选项卡 82
5.2.3 Initialization（初始化）选项卡 84
5.2.4 Fluid Specific Models（流体模型）选项卡 85
5.2.5 Fluid Pairs Models（流体对）选项卡 85
5.2.6 Porosity Settings（多孔介质设置）选项卡 85
5.3 设置边界条件 86
5.3.1 边界条件的创建 86
5.3.2 边界条件的类型 87
5.4 设置初始条件 90
5.5 设置求解器 91
5.5.1 Basic Settings（基本设置）选项卡 91
5.5.2 Equation Class Settings（方程分类设置）选项卡 92
5.5.3 Advanced Options（高级设置）选项卡 92
5.6 输出文件和设置监控 93
5.7 本章小结 94
第6章 CFX数值求解 95
6.1 启动求解管理器 95
6.2 设置模拟计算 97
6.3 工作界面 97
6.4 求解文件输出 99
6.5 本章小结 100
第7章 CFX后处理 101
7.1 启动后处理器 101
7.2 工作界面 102
7.3 创建位置 103
7.3.1 Point（生成点） 103
7.3.2 Point Cloud（点云） 104
7.3.3 Line（线） 105
7.3.4 Plane（面） 106
7.3.5 Volume（体） 108
7.3.6 lsosurface（等值面） 109
7.3.7 lsolip（区域值面） 110
7.3.8 Vortex Core Region（型芯区域） 111
7.3.9 Suface of Revolution（旋转面） 112
7.3.10 Polyline（曲线） 113
7.3.11 User Surface（自定义面） 114
7.3.12 Surface Group（多组面） 115
7.4 创建对象 115
7.4.1 创建Vector（矢量）对象 115
7.4.2 创建Contour（云图）对象 117
7.4.3 创建Streamline（流线）对象 118
7.4.4 创建Particle Track（粒子轨迹）对象 119
7.4.5 创建Volume Rendering（体绘制）对象 120
7.4.6 创建Text（文本）对象 120
7.4.7 其他创建对象 121
7.5 创建数据 122
7.5.1 Variables（变量） 123
7.5.2 Expressions（表达式） 123
7.6 本章小结 124
第8章 稳态和非稳态模拟实例 125
8.1 喷射混合管内的稳态流动 125
8.1.1 案例介绍 125
8.1.2 启动CFX并建立分析项目 125
8.1.3 导入网格 126
8.1.4 设置随温度变化的物质参数 126
8.1.5 修改物质属性 128
8.1.6 边界条件 129
8.1.7 初始条件 133
8.1.8 求解控制 133
8.1.9 计算求解 134
8.1.10 结果后处理 135
8.2 烟囱非稳态流动 138
8.2.1 案例介绍 138
8.2.2 启动CFX并建立分析项目 139
8.2.3 导入网格 139
8.2.4 设置随温度变化的物质参数 140
8.2.5 设置分析类型 140
8.2.6 边界条件 140
8.2.7 初始条件 146
8.2.8 求解控制 147
8.2.9 输出控制 147
8.2.10 计算求解 148
8.2.11 结果后处理 150
8.3 本章小结 152
第9章 内部流动分析实例 153
9.1 圆管内气体的流动 153
9.1.1 案例介绍 153
9.1.2 启动CFX并建立分析项目 153
9.1.3 导入网格 154
9.1.4 边界条件 154
9.1.5 初始条件 157
9.1.6 求解控制 157
9.1.7 计算求解 157
9.1.8 结果后处理 159
9.2 静态混合器内水的流动 161
9.2.1 案例介绍 161
9.2.2 启动CFX并建立分析项目 161
9.2.3 导入网格 162
9.2.4 边界条件 162
9.2.5 初始条件 166
9.2.6 求解控制 166
9.2.7 计算求解 166
9.2.8 结果后处理 168
9.3 本章小结 172
第10章 外部流动分析实例 173
10.1 钝体绕流 173
10.1.1 案例介绍 173
10.1.2 启动CFX并建立分析项目 173
10.1.3 导入网格 174
10.1.4 边界条件 174
10.1.5 初始条件 180
10.1.6 求解控制 180
10.1.7 计算求解 180
10.1.8 结果后处理 182
10.2 机翼超音速流动 189
10.2.1 案例介绍 189
10.2.2 启动CFX并建立分析项目 190
10.2.3 导入网格 190
10.2.4 边界条件 191
10.2.5 初始条件 197
10.2.6 求解控制 198
10.2.7 计算求解 198
10.2.8 结果后处理 200
10.3 本章小结 202
第11章 多相流分析实例 203
11.1 自由表面流动 203
11.1.1 案例介绍 203
11.1.2 启动CFX并建立分析项目 203
11.1.3 导入网格 204
11.1.4 导入表达式 204
11.1.5 边界条件 205
11.1.6 初始条件 211
11.1.7 自适应网格设置 212
11.1.8 求解控制 212
11.1.9 计算求解 213
11.1.1 0结果后处理 214
11.2 混合容器内多相流动 220
11.2.1 案例介绍 220
11.2.2 启动CFX并建立分析项目 220
11.2.3 导入网格 220
11.2.4 边界条件 222
11.2.5 初始条件 237
11.2.6 求解控制 238
11.2.7 计算求解 238
11.2.8 结果后处理 240
11.3 本章小结 242
第12章 空调通风和传热流动分析实例 243
12.1 空调通风 243
12.1.1 案例介绍 243
12.1.2 启动CFX并建立分析项目 243
12.1.3 导入网格 244
12.1.4 导入CCL文件 244
12.1.5 编译Fortune子程序 245
12.1.6 设置CEL程序 246
12.1.7 设置分析类型 246
12.1.8 边界条件 247
12.1.9 初始条件 252
12.1.10 求解控制 253
12.1.11 输出控制 253
12.1.12 计算求解 254
12.1.13 结果后处理 255
12.2 传热流动分析 258
12.2.1 案例介绍 258
12.2.2 启动CFX并建立分析项目 258
12.2.3 导入网格 258
12.2.4 编辑物质属性 259
12.2.5 边界条件 260
12.2.6 求解控制 267
12.2.7 计算求解 268
12.2.8 结果后处理 269
12.3 本章小结 273
第13章 多孔介质和气固两相分析实例 274
13.1 催化转换器内多孔介质流动 274
13.1.1 案例介绍 274
13.1.2 启动CFX并建立分析项目 274
13.1.3 导入CCL文件 275
13.1.4 导入网格 275
13.1.5 边界条件 277
13.1.6 初始条件 286
13.1.7 求解控制 286
13.1.8 离散化设置 286
13.1.9 计算求解 287
13.1.10 结果后处理 288
13.2 气升式反应器内气固两相流动 295
13.2.1 案例介绍 295
13.2.2 启动CFX并建立分析项目 295
13.2.3 导入网格 295
13.2.4 边界条件 296
13.2.5 初始条件 305
13.2.6 求解控制 306
13.2.7 计算求解 306
13.2.8 结果后处理 308
13.3 本章小结 311
第14章 化学反应分析实例 312
14.1 室内甲烷燃烧模拟 312
14.1.1 案例介绍 312
14.1.2 启动CFX并建立分析项目 312
14.1.3 导入网格 313
14.1.4 反应混合物属性 313
14.1.5 边界条件 314
14.1.6 初始条件 320
14.1.7 求解控制 320
14.1.8 计算求解 321
14.1.9 结果后处理 322
14.2 煤粉燃烧 327
14.2.1 案例介绍 327
14.2.2 启动CFX并建立分析项目 327
14.2.3 导入网格 328
14.2.4 导入CCL文件 328
14.2.5 边界条件 329
14.2.6 初始条件 340
14.2.7 求解控制 341
14.2.8 计算求解 342
14.2.9 结果后处理 343
14.3 旋转炉煤粉燃烧 345
14.3.1 项目导入 346
14.3.2 修改边界条件 346
14.3.3 计算求解 347
14.3.4 结果后处理 347
14.4 旋转炉煤粉燃烧生成NO模拟 348
14.4.1 项目导入 348
14.4.2 修改边界条件 348
14.4.3 计算求解 349
14.4.4 结果后处理 349
14.5 本章小结 350
第15章 动网格分析实例 351
15.1 球阀流动 351
15.1.1 案例介绍 351
15.1.2 启动CFX并建立分析项目 351
15.1.3 导入网格 352
15.1.4 设置分析类型 352
15.1.5 边界条件 353
15.1.6 初始条件 361
15.1.7 求解控制 362
15.1.8 输出控制 362
15.1.9 计算求解 363
15.1.10 结果后处理 364
15.2 浮标运动分析 369
15.2.1 案例介绍 369
15.2.2 启动CFX并建立分析项目 369
15.2.3 导入网格 369
15.2.4 导入表达式 370
15.2.5 设置分析类型 371
15.2.6 边界条件 371
15.2.7 初始条件 379
15.2.8 求解控制 380
15.2.9 输出控制 381
15.2.10 计算求解 382
15.2.11 结果后处理 383
15.3 本章小结 386
第16章 CFX在Workbench中的应用实例 387
16.1 圆管内气体的流动 387
16.1.1 案例介绍 387
16.1.2 启动Workbench并建立分析项目 387
16.1.3 导入几何体 389
16.1.4 划分网格 390
16.1.5 边界条件 392
16.1.6 初始条件 395
16.1.7 求解控制 395
16.1.8 计算求解 395
16.1.9 结果后处理 397
16.1.10 保存与退出 398
16.2 三通内气体的流动 399
16.2.1 案例介绍 399
16.2.2 启动Workbench并建立分析项目 399
16.2.3 导入几何体 400
16.2.4 划分网格 402
16.2.5 边界条件 404
16.2.6 初始条件 407
16.2.7 求解控制 407
16.2.8 计算求解 408
16.2.9 结果后处理 409
16.2.10 保存与退出 411
16.3 本章小结 411
参考文献 412