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