第1章 概述 1
练习题 5
第2章 流场数值模拟数学模型及定解条件 6
2.1 可压缩非定常黏性流数学模型 6
2.2 不可压缩非定常黏性流数学模型 8
2.3 无黏流数学模型 9
2.4 常用的模型方程 9
2.5 偏微分方程的数学性质及其与流体运动的关系 10
2.5.1 拟线性偏微分方程组的分类方法 10
2.5.2 偏微分方程组分类的通用方法 13
2.5.3 流体力学控制方程类型分析 14
2.6 流体力学问题的定解条件 18
练习题 20
第3章 有限差分近似及其数学性质 21
3.1 差分格式和精度分析 21
3.1.1 一阶偏导数差分格式 22
3.1.2 二阶偏导数差分格式 24
3.1.3 差分方程 25
3.2 差分方程的数学性质 27
练习题 36
第4章 模型方程的常用差分格式 37
4.1 对流方程差分格式 37
4.2 扩散方程差分格式 39
4.3 对流-扩散方程差分格式 40
4.4 计算实例——两平行平板间非定常流 41
4.5 多维问题的几种常用差分格式 44
练习题 49
第5章 不可压缩流场的数值计算 50
5.1 不可压缩流场计算的流函数涡量法 50
5.1.1 不可压缩无黏流场计算的流函数涡量法 50
5.1.2 计算实例——内置方形体的突然扩张通道流 57
5.1.3 不可压缩黏性流场计算的流函数涡量法 59
5.1.4 计算实例——平板驱动方腔内流场计算 62
5.2 不可压缩黏性流求解的原始变量法 64
5.2.1 不可压缩流基本方程分析 64
5.2.2 人工压缩性方法 65
5.2.3 压力修正方法 67
5.2.4 边界条件 70
练习题 71
第6章 可压缩流场的数值计算 72
6.1 MacCormack格式 72
6.1.1 对流模型方程的MacCormack格式 72
6.1.2 一维欧拉方程的MacCormack格式 74
6.1.3 多维欧拉方程的MacCormack格式 75
6.2 多步龙格-库塔格式 76
6.2.1 一维欧拉方程的四步龙格-库塔格式 76
6.2.2 二维欧拉方程的四步龙格-库塔格式 78
6.3 矢通量分裂差分格式 78
6.3.1 一维欧拉方程逆风差分 78
6.3.2 维欧拉方程逆风差分 81
6.4 TVD格式和总变差 82
6.4.1 总变差及其衰减 83
6.4.2 TVD格式 84
6.5 隐式时间离散 86
6.6 可压缩黏性流的差分计算 88
6.7 计算举例——超音速平板流的数值计算 89
练习题 92
第7章 流场网格生成 93
7.1 贴体坐标 93
7.2 坐标转换关系 95
7.2.1 一维坐标转换 96
7.2.2 二维和三维坐标转换 96
7.2.3 任意曲线坐标系下的基本方程 97
7.3 网格生成 98
7.3.1 代数生成方法 99
7.3.2 微分方程生成方法 101
7.3.3 壁面处网格正交性分析 105
7.3.4 自适应网格简介 106
7.3.5 计算网格生成实例——卡门翼型绕流计算网格 109
练习题 111
第8章 三维紊流平均流的有限差分计算 112
8.1 紊流流动计算方法分类 112
8.2 三维紊流平均流N-S方程 113
8.3 紊流模型方程 114
8.3.1 Baldwin-Lomax模型的双层代数紊流模型 115
8.3.2 κ-ε方程紊流模型 115
8.4 控制方程的空间离散 116
8.5 人工黏性 117
8.6 控制方程的时间离散 119
8.7 加速技术 119
8.7.1 局部时间步长 119
8.7.2 隐式残值光顺 120
练习题 121
第9章 流场计算多重网格加速方法 122
9.1 迭代法的误差衰减 122
9.2 多重网格法的计算过程 124
9.3 非定常N-S方程多重网格法计算过程 129
练习题 130
第10章 Fluent软件基础知识与基本操作 131
10.1 软件概述 131
10.1.1 软件构成 131
10.1.2 适用范围 131
10.2 启动方法 132
10.3 用户界面 136
10.3.1 图形用户界面 136
10.3.2 文字用户界面 139
10.4 文件读入与输出 141
10.4.1 读入网格文件 141
10.4.2 读写算例和数据文件 143
10.4.3 创建与读取日志文件 144
10.4.4 读写边界函数分布文件 146
10.4.5 读写边界条件 148
10.4.6 保存图像文件 148
10.4.7 导出数据 149
10.5 单位设置 150
10.5.1 单位限制 150
10.5.2 网格数据单位 151
10.5.3 Fluent内部单位制 151
10.5.4 调整数据单位 151
10.6 计算策略 152
10.6.1 制订计划 152
10.6.2 计算步骤 153
10.7 计算方法 154
10.8 物性参数 156
10.8.1 物性参数设定界面 156
10.8.2 密度设置 159
10.8.3 黏性 162
10.8.4 热传导系数 165
10.8.5 热容 167
10.8.6 操作压强 168
10.9 边界条件 169
10.9.1 边界条件概述 170
10.9.2 进口边界 173
10.9.3 出口边界 181
10.9.4 其他常用边界 185
10.9.5 体积区域条件 195
10.10 湍流模型 197
10.10.1 湍流模型简介 197
10.10.2 Spalart-Allmaras模型 198
10.10.κ-ε湍流模型 199
10.10.4 κ-ω湍流模型 200
10.10.5 雷诺应力模型（RSM） 201
10.10.6 近壁面流动处理 201
10.10.7 湍流模拟近壁处网格划分规则 205
10.11 小结 206
第11章 网格生成软件介绍与基本操作 207
11.1 网格基本知识 207
11.1.1 网格划分的几何要素 207
11.1.2 网格形状与拓扑结构 208
11.2 Gambit软件 210
11.2.1 软件介绍与功能 210
11.2.2 用户界面 211
11.2.3 基本操作 212
11.2.4 命令功能介绍 212
11.2.5 二维轴对称喷嘴自由射流计算网格 213
11.2.6 二维平面叶栅计算网格生成 224
11.2.7 三维叶片计算网格生成 235
11.3 Icem软件 240
11.3.1 软件介绍与功能 240
11.3.2 软件操作界面 241
11.3.3 基本操作 245
11.3.4 网格生成流程 246
11.3.5 非结构网格生成方法 246
11.3.6 二维结构网格生成方法 256
11.3.7 三维结构网格生成方法 267
11.4 小结 270
第12章 流场计算实例 271
12.1 拉瓦尔喷管流场 271
12.1.1 问题描述 271
12.1.2 计算设置 272
12.1.3 计算结果输出与显示 281
12.2 进气道流场 284
12.2.1 问题描述 284
12.2.2 计算设置 284
12.2.3 计算结果输出与显示 290
12.3 二维平面叶栅流场计算 293
12.3.1 问题描述 293
12.3.2 计算设置 293
12.3.3 计算结果输出与显示 300
12.4 三维叶栅流场计算 303
12.4.1 问题描述 303
12.4.2 计算设置 304
12.4.3 计算结果输出与显示 311
12.5 燃烧及化学反应计算 314
12.5.1 问题描述 314
12.5.2 计算设置 315
12.5.3 计算结果输出与显示 327
12.6 小结 330
第13章 计算结果后处理方法 331
13.1 Tecplot软件 331
13.1.1 软件介绍与功能 331
13.1.2 用户界面 331
13.1.3 基本操作 331
13.2 二维流场处理 338
13.3 三维流场处理 348
13.4 小结 361
参考文献 362