ANSYS Fluent流體分析完全自學(xué)教程（實(shí)戰(zhàn)案例版）

第1章 流體力學(xué)基礎(chǔ)與CFD 簡介 001
1.1 流體力學(xué)的基本概念 001
1.1.1 連續(xù)介質(zhì)模型 001
1.1.2 流體的性質(zhì) 001
1.1.3 流體力學(xué)的基本方程 003
1.1.4 初始條件和邊界條件 004
1.2 計(jì)算流體力學(xué)簡介 006
1.2.1 計(jì)算流體力學(xué) 006
1.2.2 有限體積法基本原理 006
1.2.3 SIMPLE 方法 007
1.2.4 計(jì)算流體力學(xué)常用軟件 008
第2章 幾何模型前處理 012
2.1 DesignModeler 幾何建模概述 012
2.1.1 平面創(chuàng)建及草圖繪制工具 013
【例2.1】典型零件的草繪操作 016
2.1.2 3D 基礎(chǔ)建模工具 019
【例2.2】典型零件的拉伸操作演示 019
2.1.3 概念建模工具 021
【例2.3】概念建模操作演示 022
2.2 實(shí)用工具 028
2.3 BladeEditor 工具 028
【例2.4】BladeEditor 葉輪設(shè)計(jì)實(shí)例 030
2.4 SpaceClaim 幾何建模概述 037
2.4.1 選擇工具 038
2.4.2 草繪工具 038
【例2.5】草圖實(shí)例 038
2.4.3 拉動(dòng)工具 041
【例2.6】拉伸實(shí)例 041
2.4.4 移動(dòng)工具 044
【例2.7】移動(dòng)實(shí)例 044
2.4.5 組合及剖面模式 046
2.4.6 填充、包圍及抽取中性面 046
【例2.8】體積抽取及外殼工具 047
2.4.7 修復(fù)、修補(bǔ) 049
【例2.9】去除圓角及凹陷 050
2.4.8 共享拓?fù)?051
2.5 SpaceClaim 參數(shù)化建模 052
2.6 材料數(shù)據(jù)的傳遞 054
2.7 綜合實(shí)例講解 055
【例2.10】修復(fù)臟模型 055
第3章 網(wǎng)格劃分基礎(chǔ) 059
3.1 網(wǎng)格介紹 059
3.1.1 網(wǎng)格類型 059
3.1.2 網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)價(jià) 060
3.2 Fluent Meshing 062
3.2.1 界面簡介 062
3.2.2 模型導(dǎo)入?yún)?shù)設(shè)置 064
3.2.3 全局及局部網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置 065
3.2.4 表面網(wǎng)格修復(fù) 066
3.2.5 體網(wǎng)格設(shè)置 068
3.2.6 網(wǎng)格傳遞與導(dǎo)出 069
3.2.7 綜合實(shí)例講解 070
【例3.1】燃燒噴管流體域網(wǎng)格 070
3.3 Meshing 網(wǎng)格工具簡介 079
3.3.1 Meshing 工具界面組成 079
3.3.2 全局網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置 080
3.3.3 網(wǎng)格類型設(shè)置 083
【例3.2】全局網(wǎng)格設(shè)置 086
3.3.4 局部網(wǎng)格尺寸設(shè)置 089
3.3.5 膨脹層網(wǎng)格 091
3.3.6 周期網(wǎng)格設(shè)置 091
3.3.7 綜合實(shí)例講解 092
【例3.3】網(wǎng)格設(shè)置綜合實(shí)例 092
【例3.4】2D 網(wǎng)格實(shí)例 097
第4章 穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)仿真 101
4.1 工程問題進(jìn)行Fluent仿真的一般流程 101
4.1.1 啟動(dòng)Fluent 101
4.1.2 Fluent 中的仿真類型 103
4.1.3 設(shè)置材料 103
4.1.4 設(shè)置單元區(qū)域條件 104
4.1.5 設(shè)置邊界條件 106
4.1.6 初始化及求解器設(shè)置 107
4.1.7 結(jié)果后處理 108
4.2 常用邊界條件 108
4.2.1 速度入口邊界條件 108
4.2.2 壓力入口邊界條件 109
4.2.3 質(zhì)量入口邊界條件 110
4.2.4 壓力出口邊界條件 111
4.2.5 出流邊界條件 111
4.2.6 其他常用邊界條件 111
4.3 湍流模型 112
4.3.1 雙方程湍流模型 112
4.3.2 湍流邊界層及壁面函數(shù) 113
【例4.1】機(jī)翼轉(zhuǎn)捩邊界層繞流仿真 114
第5章 求解器設(shè)置及結(jié)果后處理 127
5.1 求解器及參數(shù)設(shè)置 127
5.1.1 求解器類型 127
5.1.2 求解參數(shù)設(shè)置 128
5.1.3 初始化方法的選擇 130
5.2 收斂判斷準(zhǔn)則 132
5.2.1 殘差設(shè)置 132
5.2.2 守恒量通量收斂判據(jù) 132
5.2.3 添加其他監(jiān)控條件 133
5.2.4 不收斂的常見原因及解決方案 133
【例5.1】參數(shù)化仿真及內(nèi)置后處理工具 134
5.3 結(jié)果后處理 140
5.3.1 內(nèi)置后處理工具 140
5.3.2 CFD-Post 143
【例5.2】參數(shù)化仿真及CFDPost結(jié)果后處理 144
第6章 熱流場(chǎng)仿真 150
6.1 熱分析基礎(chǔ) 150
6.1.1 熱傳導(dǎo) 150
6.1.2 熱對(duì)流 151
6.1.3 熱輻射 151
6.2 Fluent 熱仿真的一般流程 152
6.2.1 通用設(shè)置 152
6.2.2 壁面邊界條件 152
6.2.3 非共節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格傳熱 153
6.2.4 薄壁熱傳導(dǎo) 154
6.2.5 自然對(duì)流參數(shù)設(shè)置 155
【例6.1】自然對(duì)流散熱仿真 156
6.2.6 強(qiáng)制對(duì)流參數(shù)設(shè)置 164
6.2.7 輻射換熱參數(shù)設(shè)置 164
【例6.2】頭燈輻射換熱仿真 165
第7章 瞬態(tài)場(chǎng)仿真 174
7.1 瞬態(tài)場(chǎng)仿真參數(shù)設(shè)置 174
7.1.1 設(shè)置時(shí)間步長 174
7.1.2 求解參數(shù)設(shè)置 176
7.1.3 初始化 176
7.1.4 瞬態(tài)仿真一般流程 176
7.2 瞬態(tài)仿真典型應(yīng)用舉例 177
【例7.1】移動(dòng)高斯熱源仿真 177
【例7.2】超聲速噴管—馬赫環(huán)仿真 182
第8章 動(dòng)網(wǎng)格仿真 187
8.1 動(dòng)參考系模型 187
8.1.1 動(dòng)參考系理論基礎(chǔ) 187
8.1.2 MRF 選項(xiàng)設(shè)置 188
【例8.1】強(qiáng)制風(fēng)冷散熱實(shí)例 188
8.1.3 MPM 選項(xiàng)設(shè)置 195
【例8.2】軸流風(fēng)機(jī)實(shí)例 195
8.1.4 滑移網(wǎng)格模型 203
8.2 Fluent 動(dòng)網(wǎng)格模型 203
8.2.1 層鋪法 204
8.2.2 光順法 205
8.2.3 網(wǎng)格重構(gòu)法 206
8.2.4 運(yùn)動(dòng)的描述 207
8.2.5 運(yùn)動(dòng)的描述—UDF 文件 208
8.2.6 動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域設(shè)置 210
8.3 參數(shù)設(shè)置及實(shí)例詳解 212
8.3.1 層鋪法實(shí)例 212
【例8.3】隧道爐實(shí)例 212
8.3.2 彈簧光順法實(shí)例 217
【例8.4】活塞內(nèi)氣體可壓絕熱過程仿真 217
8.3.3 網(wǎng)格重構(gòu)法實(shí)例 223
【例8.5】單向閥仿真 223
8.3.4 綜合實(shí)例 229
【例8.6】雙向流固耦合仿真 229
第9章 DPM 及多相流仿真 243
9.1 DPM 模型 243
【例9.1】空氣霧化器仿真 246
9.2 VOF 模型 256
9.2.1 VOF 理論基礎(chǔ)及選項(xiàng)設(shè)置 256
9.2.2 VOF 實(shí)例講解 258
【例9.2】齒輪箱稀油潤滑仿真 258
9.3 歐拉模型 268
9.3.1 混合模型理論基礎(chǔ) 268
9.3.2 歐拉模型的選項(xiàng)設(shè)置 269
9.3.3 歐拉模型實(shí)例講解 270
【例9.3】彎管稠密流體仿真 270
【例9.4】歐拉顆粒流仿真 275
9.4 混合模型 281
9.4.1 混合模型理論基礎(chǔ) 281
9.4.2 混合模型選項(xiàng)設(shè)置 281
9.4.3 混合模型實(shí)例講解 282
【例9.5】離心泵空化仿真 282
第10章 組分輸運(yùn)與燃燒 290
10.1 組分輸運(yùn)與化學(xué)反應(yīng) 290
10.1.1 組分輸運(yùn)與化學(xué)反應(yīng)參數(shù)設(shè)置 290
【例10.1】表面化學(xué)反應(yīng) 292
10.1.2 污染物控制及擴(kuò)散模擬 301
10.2 燃燒理論 302
10.3 燃燒仿真案例 306
10.3.1 Fluent 中的燃燒模型 306
【例10.2】渦耗散模型實(shí)例 306
10.3.2 非預(yù)混燃燒模型實(shí)例 313
【例10.3】穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散小火焰模型實(shí)例 313
第11章 凝固、熔化及多孔介質(zhì)仿真 319
11.1 凝固與熔化模型介紹 319
11.2 實(shí)例詳解 320
【例11.1】模型實(shí)例 320
11.3 多孔介質(zhì)理論基礎(chǔ) 327
11.3.1 多孔介質(zhì)動(dòng)量方程 327
11.3.2 Darcy 黏性阻力 328
11.3.3 慣性損失項(xiàng) 328
11.3.4 多孔介質(zhì)能量方程 328
11.4 多孔介質(zhì)仿真實(shí)例 328
【例11.2】催化轉(zhuǎn)化器實(shí)例 328
參考文獻(xiàn) 336