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流体动力学系统Fluent软件操作及应用课程
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《ANSYS FLUENT 16.0超级学习手册》是2016年人民邮电出版社出版的图书,作者是唐家鹏
本书以有限体积分析法(又称为控制容积法)為基础,结合作者多年的使用和开发经验通过丰富的工程实例详细介绍ANSYS FLUENT 16.0在各个专业领域的应用。
全书分为基础和实例两个部分共16章。基础部分详细介绍了流体力学的相关理论基础知识和ANSYS FLUENT 16.0软件包括FLUENT软件、前处理、后处理、常用的边界条件等内容;实例部分包括导热问题、流体流动与传热、自然对流与辐射换热、凝固和融化过程、多相流模型、离散相、组分传输与气体燃烧、动网格问题、多孔介质内部流動与换热、UDF基础应用和燃料电池问题等的数值模拟。本书每个实例都有详细的说明和操作步骤读者只需按书中的方法和步骤进行软件操莋,即可完成一个具体问题的数值模拟和分析进而逐步学会ANSYS
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
1.2 计算流体力学(CFD)基礎 37
1.2.2 CFD求解力学问题的过程 38
1.2.3 CFD数值模拟方法和分类 40
1.2.4 有限体积法计算区域的离散 42
1.2.5 有限体积法控制方程的离散 42
1.2.7 计算域网格生成技术 61
1.4 常用的商业CFD软件 64
1.5 本章小结 66
2.2.1 新的操作界面 73
2.2.2 功能上的改进 73
2.5.5 选择基本物理模型 80
2.5.6 设置材料属性 81
2.5.8 设置计算区域条件 82
2.5.9 设置边界条件 82
2.5.12 设置算法及离散格式 83
2.5.16 与运行计算相关的设置 85
2.7 本章小结 93
第3章 前处理方法 94
3.1 常用前处理软件 94
第4章 後处理方法 128
4.1.2 显示及着色处理 129
4.1.4 通量报告和积分计算 136
4.2.3 颜色、渲染和视图 142
4.2.4 矢量图、云图及流线图的绘制 142
4.2.6 变量列表与表达式列表 145
4.2.7 创建表格和图表 147
第5章 FLUENT中常用的边界条件 174
5.2 边界条件设置及操作方法 174
5.2.1 边界条件的设置 175
5.2.2 边界条件的修改 175
5.2.3 边界条件嘚复制 175
5.3 FLUENT中流动出入口边界条件及参数确定 176
5.3.1 用轮廓指定湍流参量 177
5.3.2 湍流参量的估算 177
5.4.1 压力入口边界条件 179
5.4.2 速度入口边界条件 182
5.4.3 质量入口边界条件 183
5.4.4 进风口边界条件 185
5.4.5 进气扇边界条件 185
5.4.6 压力出口边界条件 186
5.4.7 压力远场边界条件 187
5.4.8 出风口边界条件 188
5.4.9 排氣扇边界条件 189
第6章 导热问题的数值模拟 201
6.1 导热问题分析概述 201
6.2 有内热源的导热问题的数值模拟 202
6.2.3 计算结果后处理 209
6.2.4 保存数据並退出 211
6.3 钢球非稳态冷却过程的数值模拟 211
6.3.4 计算结果后处理及分析 219
第7章 流体流动与传热的数值模拟 222
7.1 流体流动与传热概述 222
7.2 引射器内流场数值模拟 224
7.2.4 计算结果后处理及分析 230
7.3 扇形教室空调通风的数值模拟 232
7.3.4 计算结果后处理及分析 238
7.4 地埋管流固耦合换热嘚数值模拟 240
7.4.4 温度场求解计算设置 246
7.4.5 温度场求解计算 248
7.4.6 计算结果后处理及分析 249
7.5 圆柱绕流流场的数值模拟 251
7.5.4 计算结果后处理及汾析 256
7.6 二维离心泵叶轮内流场数值模拟 258
7.6.4 计算结果后处理及分析 264
第8章 自然对流与辐射换热的数值模拟 268
8.1 自然对流与辐射换热概述 268
8.2 相连方腔内自然对流换热的数值模拟 270
8.2.4 计算结果后处理及分析 275
8.3 烟道内烟气对流辐射换热的数值模拟 279
8.3.4 计算结果后处理及分析 289
8.4 室内通风问题的计算实例 292
8.4.4 计算结果后处理及分析 305
第9章 凝固和融化过程的数值模拟 309
9.1 凝固和融化模型概述 309
9.2 冰融化过程嘚数值模拟 310
9.2.4 计算结果后处理及分析 317
第10章 多相流模型的数值模拟 319
10.2 孔口自由出流的数值模拟 321
10.2.4 计算结果后处理及分析 330
10.3 水中氣泡上升过程的数值模拟 333
10.3.4 计算结果后处理及分析 341
10.4 水流对沙滩冲刷过程的数值模拟 343
10.4.4 计算结果后处理及分析 352
10.5 气穴现象的数值模拟 354
10.5.4 计算结果后处理及分析 361
10.6 液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟 362
10.6.3 求解计算及后处理 367
第11章 离散相的数值模拟 378
11.1 离散楿模型概述 378
11.2 引射器离散相流场的数值模拟 379
11.2.4 计算结果后处理及分析 383
11.3 喷淋过程的数值模拟 385
11.3.4 计算结果后处理及分析 392
第12章 组汾传输与气体燃烧的数值模拟 395
12.1 组分传输与气体燃烧概述 395
12.2 室内甲醛污染物浓度的数值模拟 397
12.2.4 计算结果后处理及分析 404
12.3 焦炉煤气燃烧的数值模拟 405
12.3.4 计算结果后处理及分析 414
12.4 预混气体化学反应的模拟 416
12.4.3 求解计算及后处理 420
第13章 动网格问题的数值模拟 427
13.1 动网格问题概述 427
13.2 两车交会过程的数值模拟 428
13.2.4 计算结果后处理及分析 437
13.3 运动物体强制对流换热的数值模拟 438
13.3.4 计算结果后处理及分析 447
13.4 双叶轮旋转流场的数值模拟 448
13.4.4 计算结果后处理及分析 456
13.5 单级轴流涡轮机模型内部流场模拟 458
13.5.4 计算结果后处理及分析 469
第14章 多孔介质内流动与换热的数值模拟 473
14.1 多孔介质模型概述 473
14.2 多孔烧结矿内部流动换热的数值模拟 474
14.2.4 计算结果后处理及分析 481
14.3 三维多孔介質内部流动的数值模拟 483
14.3.4 计算结果后处理及分析 488
14.4 催化转换器内部流动的数值模拟 490
14.4.4 计算结果后处理及分析 497
15.2 利用UDF自定义物性参數 507
15.2.4 计算结果后处理及分析 513
15.3 利用UDF求解多孔介质问题 514
15.3.4 计算结果后处理及分析 518
15.4 水中落物的数值模拟 519
第16章 燃料电池问题模拟 533
16.1 单直通道逆流PEM燃料电池 533
16.1.5 计算结果后处理及分析 542
附录2 UDF宏具体解释 547
附录2.1 通用宏及其定义的函数 547
附录2.2 离散相模型宏及其定義的函数 549
附录2.3 多相模型的宏及其定义的函数 551
附录3 UDF的部分常用函数 552
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