第1章 FLOTRAN流体分析概述 1
1．1 FLOTRAN CFD分析的概念 2
1．2 FLOTRAN分析类型 2
1．2．1 层流分析 2
1．2．2 湍流分析 2
1．2．3 热分析 3
1．2．4 可压缩流动分析 3
1．2．5 非牛顿流动分析 3
1．2．6 多组份传输分析 3
1．2．7 自由表面分析 3
第2章 FLOTRAN分析的基本原理 4
2．1 FLOTRAN单元的特点 5
2．1．1 FLUID141单元 5
2．1．2 FLUID142单元 12
2．2 FLOTRAN单元的局限性 17
2．3 FLOTRAN分析步骤 18
2．3．1 确定问题的区域 18
2．3．2 确定流体的状态 18
2．3．3 生成有限元网格 19
2．3．4 施加边界条件 19
2．3．5 设置FLOTRAN分析参数 19
2．3．6 求解 19
2．3．7 检查结果 19
2．4 FLOTRAN单元相关文件 20
2．4．1 结果文件 20
2．4．2 打印文件 21
2．4．3 残差文件 21
2．4．4 重启动文件 21
2．4．5 FLOTRAN重启动分析（续算） 22
2．5 提高收敛性和稳定性的常用的工具 22
2．5．1 松弛系数 22
2．5．2 惯性松弛 22
2．5．3 修正的惯性松弛 23
2．5．4 人工粘性 23
2．5．5 速度限制 23
2．5．6 面积积分阶次 24
2．6 评价FLOTRAN分析 24
2．7 验证结果 25
第3章 FLOTRAN流体的基本属性 26
3．1 流体基本属性 27
3．1．1 比热容 27
3．1．2 密度和导热系数 28
3．1．3 粘度 29
3．1．4 表面张力系数 30
3．1．5 壁面静态接触角 30
3．1．6 设置流体性质的步骤 30
3．2 初始属性和变化属性 33
3．3 使用ANSYS非牛顿流体性质 33
3．3．1 激活Power Law模型 34
3．3．2 激活Carreau模型 34
3．3．3 激活Bingham模型 35
3．4 用户编程定义属性 35
第4章 FLOTRAN特性 37
4．1 坐标系 38
4．2 旋转参考系 39
4．3 涡流 39
4．4 分布式阻力 40
4．5 FLOTRAN设置命令 41
4．5．1 FLOTRAN求解控制命令 41
4．5．2 FLOTRAN执行及输出控制命令——稳态控制参数设置 41
4．5．3 FLOTRAN执行及输出控制命令——瞬态控制参数设置 42
4．5．4 FLOTRAN输出及保存文件控制 43
4．5．5 FLOTRAN输出收敛监测量的控制 46
4．5．6 FLOTRAN流体类型及其特性的可变性控制 47
4．5．7 FLOTRAN流体性质参数设定 48
4．5．8 FLOTRAN分析的坐标系统的指定 49
4．5．9 FLOTRAN分析参考条件的设置 50
4．5．10 指定FLOTRAN分析的旋转坐标系统 51
4．5．11 指定FLOTRAN分析的重力加速度 52
4．5．12 设置有助于FLOTRAN求解稳定的参数 52
4．5．13 设定FLOTRAN自由度松弛系数 53
4．5．14 设定FLOTRAN流体性质松弛因子 53
4．5．15 设置FLOTRAN分析的自由度限值 54
4．5．16 选择FLOTRAN各自由度相应的求解器 54
4．5．17 对FLOTRAN各求解器的控制 56
4．5．18 设置FLOTRAN湍流模型的一些常数 60
4．5．19 重新设定FLOTRAN各分析参数的值 61
4．5．20 控制FLOTRAN面积积分的阶次（Quadrature Order） 63
4．5．21 FLOTRAN多组份疏运分析的设置及控制 63
4．5．22 定义FLOTRAN的重启动（续算）控制 68
4．5．23 设置并执行一个零迭代FLOTRAN分析 70
第5章 FLOTRAN CFD求解器和矩阵方程 71
5．1 三对角矩阵算法 72
5．2 半直接求解 73
5．2．1 预条件广义最小残差（PGMR）求解器 74
5．2．2 预条件BICGStab（PBCGM）求解器 74
5．3 稀疏直接求解 75
第6章 层流和湍流不可压缩流动FLOTRAN分析及实例 76
6．1 激活湍流模型 77
6．1．1 雷诺数 77
6．1．2 层流和湍流的判断 77
6．1．3 湍流比和入口参数 77
6．1．4 湍流模型 78
6．2 网格要求 80
6．3 流动边界条件 81
6．4 难点问题分析 84
6．5 问题描述 86
6．5．1 模型尺寸 86
6．5．2 理论假设 87
6．6 2-D管道流动分析（层流模型） 87
6．6．1 前处理 87
6．6．2 求解 93
6．6．3 后处理 95
6．6．4 命令流模式 98
6．7 2-D管道流动分析（增加来流速的层流模型） 102
6．7．1 前处理 102
6．7．2 求解过程 108
6．7．3 后处理 110
6．7．4 命令流模式 114
6．8 2-D管道流动分析（增加出口段长度的层流模型） 118
6．8．1 前处理 118
6．8．2 求解过程 124
6．8．3 后处理 125
6．8．4 命令流模式 129
6．9 2-D管道湍流流动分析（增加出口段长度的湍流模型） 134
6．9．1 前处理 134
6．9．2 求解过程 139
6．9．3 后处理 141
6．9．4 命令流模式 145
第7章 FLOTRAN热分析及实例 150
7．1 FLOTRAN热分析简介 151
7．1．1 FLOTRAN热分析的功能 151
7．1．2 FLOTRAN热分析的基本要求 151
7．2 FLOTRAN热分析求解 153
7．2．1 FLOTRAN热分析的求解内容 153
7．2．2 FLOTRAN热分析方法 153
7．2．3 FLOTRAN热分析的基本步骤 154
7．3 求解方法 155
7．3．1 连续流体性质 155
7．3．2 强制对流 156
7．3．3 自然对流 156
7．3．4 共轭传热 156
7．4 层流流体受均匀壁面热通量 158
7．4．1 问题描述 158
7．4．2 前处理 159
7．4．3 求解 168
7．4．4 后处理 172
7．4．5 命令流模式 177
7．5 空腔中空气的热稳态层流分析 184
7．5．1 问题描述 184
7．5．2 前处理 184
7．5．3 求解 190
7．5．4 后处理 192
7．5．5 命令流模式 196
第8章 VOF模型分析及实例 199
8．1 VFRC载荷 200
8．1．1 初始VFRC载荷 200
8．1．2 建立VFRC载荷的边界 201
8．2 输入设置 201
8．2．1 外界条件 202
8．2．2 VFRC公差 202
8．2．3 VOF时间步 203
8．3 通过障碍物的水流流动初步发展分析 203
8．3．1 问题描述 203
8．3．2 前处理 204
8．3．3 求解 217
8．3．4 后处理 220
8．3．5 命令流模式 222
8．4 大坝VOF分析 227
8．4．1 问题描述 227
8．4．2 前处理 228
8．4．3 求解 234
8．4．4 后处理 237
8．4．5 命令流模式 240
8．5 震荡液滴的VOF模型分析 242
8．5．1 问题描述 242
8．5．2 前处理 242
8．5．3 求解 249
8．5．4 后处理 252
8．5．5 命令流模式 253
第9章 可压缩流动FLOTRAN分析及实例 257
9．1 可压缩流动FLOTRAN分析简介 258
9．1．1 物理性质计算 258
9．1．2 边界条件 259
9．1．3 结构和非结构网格 260
9．1．4 求解方案 260
9．2 喷管内超音速可压缩流动分析 261
9．2．1 问题描述 261
9．2．2 前处理 262
9．2．3 求解 272
9．2．4 后处理 279
9．2．5 命令流模式 280
第10章 动网格的ALE分析及实例 285
10．1 ALE方法简介 286
10．2 对称扭转ALE分析 287
10．2．1 问题描述 287
10．2．2 前处理 290
10．2．3 求解 300
10．2．4 后处理 302
10．2．5 命令流模式 305
10．3 容积可变式容器的ALE/VOF分析 310
10．3．1 问题描述 310
10．3．2 前处理 310
10．3．3 求解 320
10．3．4 后处理 321
10．3．5 命令流模式 323
10．4 动圆柱的ALE分析 326
10．4．1 问题描述 326
10．4．2 前处理 327
10．4．3 求解 338
10．4．4 后处理 342
10．4．5 命令流模式 344
10．4．6 思考与讨论 348
第11章 多组分传输分析及实例 350
11．1 混合类型 351
11．2 多组分传输分析的基本步骤 352
11．3 两相热交换分析及实例 354
11．3．1 问题描述 354
11．3．2 前处理 354
11．3．3 求解 364
11．3．4 后处理 371
11．3．5 命令流模式 373
11．4 三种气体混合分析及实例 376
11．4．1 问题描述 376
11．4．2 前处理 377
11．4．3 求解 387
11．4．4 二次前处理 389
11．4．5 二次求解 398
11．4．6 后处理 402
11．4．7 命令流模式 404
第12章 声学分析及实例 411
12．1 声学分析步骤 412
12．1．1 建立模型 412
12．1．2 划分网格 414
12．1．3 设置边界条件并计算 414
12．2 流固耦合声学分析 417
12．2．1 问题描述 417
12．2．2 前处理 417
12．2．3 求解 429
12．2．4 后处理 430
12．2．5 命令流模式 435
12．3 房间内的声学分析 438
12．3．1 问题描述 438
12．3．2 前处理 438
12．3．3 求解 453
12．3．4 后处理 454
12．3．5 命令流模式 455
参考文献 459