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 流体力学概述 1
1.1.2 连续介质模型 3
1.1.3 流体的基本概念及性质 3
1.1.4 流体流动分类 11
1.1.5 流体流动描述的方法 14
1.1.6 流体力学基本方程组 15
1.1.7 湍流模型 30
1.2 计算流体力学（CFD）基础 39
1.2.1 CFD概述 39
1.2.2 CFD求解力学问题的过程 39
1.2.3 CFD数值模拟方法和分类 42
1.2.4 有限体积法计算区域的离散 44
1.2.5 有限体积法控制方程的离散 45
1.2.6 CFD常用算法 52
1.2.7 计算域网格生成技术 65
1.3 CFD软件的构成 66
1.3.1 前处理器 67
1.3.2 求解器 67
1.3.3 后处理器 67
1.4 常用的商业CFD软件 68
1.4.1 Phoenics软件 68
1.4.2 STAR-CD软件 68
1.4.3 ANSYS CFX软件 69
1.4.4 ANSYS FLUENT软件 70
1.5 本章小结 70
第2章 FLUENT软件介绍 71
2.1 FLUENT软件特点简介 71
2.1.1 网格技术 72
2.1.2 数值技术 73
2.1.3 物理模型 74
2.1.4 FLUENT的独有特点 75
2.1.5 FLUENT系列软件简介 76
2.2 FLUENT 14.0的新特性 77
2.2.1 新的操作界面 77
2.2.2 功能上的改进 77
2.3 FLUENT 14.0的功能模块 78
2.4 FLUENT与ANSYS Workbench 79
2.4.1 ANSYS Workbench简介 79
2.4.2 ANSYS Workbench的操作界面 80
2.4.3 在ANSYS Workbench中打开FLUENT 81
2.5 FLUENT 14.0的基本操作 82
2.5.1 启动FLUENT主程序 82
2.5.2 FLUENT主界面 83
2.5.3 FLUENT读入网格 84
2.5.4 检查网格 84
2.5.5 选择基本物理模型 85
2.5.6 设置材料属性 85
2.5.7 相的定义 86
2.5.8 设置计算区域条件 86
2.5.9 设置边界条件 87
2.5.1 0设置动网格 87
2.5.1 1设置参考值 88
2.5.1 2设置算法及离散格式 88
2.5.1 3设置求解参数 88
2.5.1 4设置监视窗口 89
2.5.1 5初始化流场 89
2.5.1 6与运行计算相关的设置 90
2.5.1 7保存结果 91
2.6 FLUENT的一个简单实例 91
2.7 本章小结 98
第3章 前处理方法 99
3.1 常用前处理软件 99
3.1.1 Gambit 99
3.1.2 ANSYS ICEM CFD 100
3.1.3 TGrid 100
3.1.4 GridPro 101
3.1.5 GridGEn简介 101
3.2 Gambit的应用 102
3.2.1 Gambit的基本功能 102
3.2.2 Gambit的基本用法 104
3.2.3 Gambit生成网格文件的操作步骤 112
3.2.4 Gambit应用实例 114
3.3 ANSYS ICEM CFD 14.0的应用 118
3.3.1 ANSYSICEM CFD基本功能 118
3.3.2 ANSYSICEM CFD 14.0的操作界面 121
3.3.3 ANSYSICEM CFD 14.0的文件系统 122
3.3.4 ANSYSICEM CFD 14.0的操作步骤 123
3.3.5 ANSYS ICEM CFD 14.0应用实例 124
3.4 本章小结 132
第4章 后处理方法 133
4.1 FLUENT内置后处理方法 133
4.1.1 创建面 134
4.1.2 显示及着色处理 135
4.1.3 曲线绘制功能 140
4.1.4 通量报告和积分计算 141
4.2 Workbench CFD-Post通用后处理器 144
4.2.1 启动CFD-Post 144
4.2.2 创建位置 145
4.2.3 颜色、渲染和视图 148
4.2.4 矢量图、云图及流线图的绘制 148
4.2.5 其他图形功能 149
4.2.6 变量列表与表达式列表 150
4.2.7 创建表格和图表 152
4.2.8 制作报告 155
4.2.9 动画制作 156
4.2.1 0其他工具 157
4.2.1 1 多文件模式 157
4.3 Tecplot的用法 158
4.3.1 概述 158
4.3.2 Tecplot基本功能介绍 159
4.3.3 Tecplot用法简介 165
4.3.4 Tecplot读取FLUENT文件的方法 178
4.4 本章小结 179
第5章 FLUENT中常用的边界条件 180
5.1 FLUENT中边界条件的分类 180
5.2 边界条件设置及操作方法 180
5.2.1 边界条件的设置 181
5.2.2 边界条件的修改 181
5.2.3 边界条件的复制 181
5.2.4 边界的重命名 182
5.3 FLUENT中流动出入口边界条件及参数确定 182
5.3.1 用轮廓指定湍流参量 183
5.3.2 湍流参量的估算 183
5.4 FLUENT中常用的边界条件 186
5.4.1 压力入口边界条件 186
5.4.2 速度入口边界条件 188
5.4.3 质量入口边界条件 190
5.4.4 进气口边界条件 191
5.4.5 进气扇边界条件 192
5.4.6 压力出口边界条件 193
5.4.7 压力远场边界条件 194
5.4.8 通风口边界条件 196
5.4.9 排气扇边界条件 196
5.4.1 0壁面边界条件 197
5.4.1 1对称边界条件 203
5.4.1 2周期性边界条件 204
5.4.1 3流体区域条件 205
5.4.1 4固体区域条件 206
5.4.1 5 出流边界条件 207
5.4.1 6其他边界条件 208
5.5 本章小结 209
第6章 导热问题的数值模拟 210
6.1 导热问题分析概述 210
6.2 有内热源的导热问题的数值模拟 211
6.2.1 案例简介 211
6.2.2 FLUENT中求解计算 211
6.2.3 计算结果后处理 219
6.2.4 保存数据并退出 222
6.3 钢球非稳态冷却过程的数值模拟 222
6.3.1 案例简介 222
6.3.2 FLUENT求解计算设置 222
6.3.3 求解计算 225
6.3.4 计算结果后处理及分析 230
6.4 本章小结 232
第7章 流体流动与传热的数值模拟 233
7.1 流体流动与传热概述 233
7.2 引射器内流场数值模拟 235
7.2.1 案例简介 235
7.2.2 FLUENT求解计算设置 236
7.2.3 求解计算 239
7.2.4 计算结果后处理及分析 241
7.3 扇形教室空调通风的数值模拟 243
7.3.1 案例简介 243
7.3.2 FLUENT求解计算设置 244
7.3.3 求解计算 249
7.3.4 计算结果后处理及分析 250
7.4 地埋管流固耦合换热的数值模拟 252
7.4.1 案例简介 252
7.4.2 FLUENT求解计算设置 252
7.4.3 流场求解计算 257
7.4.4 温度场求解计算设置 259
7.4.5 温度场求解计算 261
7.4.6 计算结果后处理及分析 261
7.5 圆柱绕流流场的数值模拟 263
7.5.1 案例简介 263
7.5.2 FLUENT求解计算设置 264
7.5.3 求解计算 267
7.5.4 计算结果后处理及分析 269
7.6 二维离心泵叶轮内流场数值模拟 272
7.6.1 案例简介 272
7.6.2 FLUENT求解计算设置 272
7.6.3 求解计算 277
7.6.4 计算结果后处理及分析 278
7.7 本章小结 281
第8章 自然对流与辐射换热的数值模拟 282
8.1 自然对流与辐射换热概述 282
8.2 相连方腔内自然对流换热的数值模拟 284
8.2.1 案例简介 284
8.2.2 FLUENT求解计算设置 284
8.2.3 求解计算 287
8.2.4 计算结果后处理及分析 290
8.3 烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟 294
8.3.1 案例简介 294
8.3.2 FLUENT求解计算设置 295
8.3.3 求解计算 302
8.3.4 计算结果后处理及分析 305
8.4 本章小结 307
第9章 凝固和融化过程的数值模拟 308
9.1 凝固和融化模型概述 308
9.2 冰融化过程的数值模拟 309
9.2.1 案例简介 309
9.2.2 FLUENT求解计算设置 309
9.2.3 求解计算 313
9.2.4 计算结果后处理及分析 316
9.3 本章小结 317
第10章 多相流模型的数值模拟 318
10.1 多相流概述 318
10.2 孔口自由出流的数值模拟 320
10.2.1 案例简介 320
10.2.2 FLUENT求解计算设置 321
10.2.3 求解计算 325
10.2.4 计算结果后处理及分析 329
10.3 水中气泡上升过程的数值模拟 332
10.3.1 案例简介 332
10.3.2 FLUENT求解计算设置 333
10.3.3 求解计算 336
10.3.4 计算结果后处理及分析 340
10.4 水流对沙滩冲刷过程的数值模拟 342
10.4.1 案例简介 342
10.4.2 FLUENT求解计算设置 343
10.4.3 求解计算 348
10.4.4 计算结果后处理及分析 351
10.5 气穴现象的数值模拟 353
10.5.1 案例简介 353
10.5.2 FLUENT求解计算设置 354
10.5.3 求解计算 358
10.5.4 计算结果后处理及分析 360
10.6 本章小结 362
第11章 离散相的数值模拟 363
11.1 离散相模型概述 363
11.2 引射器离散相流场的数值模拟 364
11.2.1 案例简介 364
11.2.2 FLUENT求解计算设置 364
11.2.3 求解计算 367
11.2.4 计算结果后处理及分析 368
11.3 喷淋过程的数值模拟 370
11.3.1 案例简介 370
11.3.2 FLUENT求解计算设置 371
11.3.3 求解计算 375
11.3.4 计算结果后处理及分析 377
11.4 本章小结 379
第12章 组分传输与气体燃烧的数值模拟 380
12.1 组分传输与气体燃烧概述 380
12.2 室内甲醛污染物浓度的数值模拟 382
12.2.1 案例简介 382
12.2.2 FLUENT求解计算设置 383
12.2.3 求解计算 387
12.2.4 计算结果后处理及分析 389
12.3 焦炉煤气燃烧的数值模拟 390
12.3.1 案例简介 390
12.3.2 FLUENT求解计算设置 391
12.3.3 求解计算 397
12.3.4 计算结果后处理及分析 399
12.4 本章小结 401
第13章 动网格问题的数值模拟 402
13.1 动网格问题概述 402
13.2 两车交会过程的数值模拟 403
13.2.1 案例简介 403
13.2.2 FLUENT求解计算设置 404
13.2.3 求解计算 409
13.2.4 计算结果后处理及分析 412
13.3 运动物体强制对流换热的数值模拟 413
13.3.1 案例简介 413
13.3.2 FLUENT求解计算设置 414
13.3.3 求解计算 419
13.3.4 计算结果后处理及分析 422
13.4 双叶轮旋转流场的数值模拟 423
13.4.1 案例简介 423
13.4.2 FLUENT求解计算设置 424
13.4.3 求解计算 428
13.4.4 计算结果后处理及分析 431
13.5 本章小结 433
第14章 多孔介质内流动与换热的数值模拟 434
14.1 多孔介质模型概述 434
14.2 多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟 435
14.2.1 案例简介 435
14.2.2 FLUENT求解计算设置 436
14.2.3 求解计算 439
14.2.4 计算结果后处理及分析 442
14.3 三维多孔介质内部流动的数值模拟 444
14.3.1 案例简介 444
14.3.2 FLUENT求解计算设置 445
14.3.3 求解计算 448
14.3.4 计算结果后处理及分析 450
14.4 本章小结 451
附录1 UDF宏简列 452
附录2 UDF宏具体解释 453
附录2.1 通用宏及其定义的函数 453
附录2.2 离散相模型宏及其定义的函数 455
附录2.3 多相模型的宏及其定义的函数 457
附录3 UDF的部分常用函数 458
参考文献 461