前言
第1章 流體力學基礎 1
1.1 流體力學基本概念 1
1.1.1 連續介質的概念 1
1.1.2 流體的基本性質 2
1.1.3 作用在流體上的力 3
1.1.4 研究流體運動的方法 3
1.2 流體運動的基本概念 4
1.2.1 層流流動與紊流流動 4
1.2.2 有旋流動與無旋流動 5
1.2.3 聲速與馬赫數 5
1.2.4 膨脹波與激波 6
1.3 附面層理論 7
1.3.1 附面層概念及附面層厚度 7
1.3.2 附面層微分方程 7
1.4 流體運動及換熱的多維
方程組 8
1.4.1 物質導數 8
1.4.2 不同形式的N-S方程 8
1.4.3 能量方程與導熱方程 11
1.5 湍流模型 11
1.6 計算網格與邊界條件 14
1.6.1 計算網格 14
1.6.2 邊界條件 14
第2章 流體流動分析軟件概述 16
2.1 CFD軟件簡介 16
2.1.1 CFD軟件結構 16
2.1.2 CFD軟件的基本模型 18
2.1.3 常用的CFD商用軟件 21
2.2 FLUENT軟件簡介 23
2.2.1 FLUENT系列軟件介紹 23
2.2.2 FLUENT軟件的結構及特點 25
2.3 FLUENT 6.3軟件包的安裝及
運行 27
2.3.1 FLUENT 6.3軟件包的安裝 28
2.3.2 FLUENT 6.3軟件包的運行 29
2.4 FLUENT 6.3的功能模塊和分析
過程 29
2.4.1 FLUENT 6.3的功能模塊 29
2.4.2 FLUENT 6.3的分析過程 31
第3章 FLUENT 6.3的使用 34
3.1 FLUENT 6.3的操作界面 34
3.1.1 FLUENT 6.3的啟動界面 34
3.1.2 FLUENT 6.3的圖形用戶界面 34
3.1.3 FLUENT 6.3的文本用戶界面及
Scheme表達式 37
3.1.4 FLUENT 6.3的圖形控制及鼠標
使用 39
3.2 FLUENT 6.3對網格的基本
操作 40
3.2.1 導入和檢查網絡 40
3.2.2 顯示和修改網格 44
3.3 選擇FLUENT 6.3求解器及運行
環境 49
3.3.1 FLUENT 6.3求解器的比較與
選擇 49
3.3.2 FLUENT 6.3計算模式的選擇 50
3.3.3 FLUENT 6.3運行環境的選擇 50
3.3.4 FLUENT 6.3的基本物理模型 51
3.3.5 FLUENT 6.3的材料定義 57
3.4 設置FLUENT 6.3的邊界
條件 58
3.5 設置FLUENT 6.3的求解
參數 70
第4章 網格生成軟件GAMBIT 72
4.1 GAMBIT簡介 72
4.1.1 GAMBIT的功能及特點 72
4.1.2 GAMBIT的操作界面 73
4.2 GAMBIT的操作步驟 76
4.2.1 建立幾何模型 76
4.2.2 劃分網格 79
4.2.3 定義邊界 81
4.2.4 GAMBIT與其他軟件的聯用 83
4.3 GAMBIT應用實例 83
4.3.1 三維直通管內的湍流模型與網格
劃分 83
4.3.2 二維軸對稱噴嘴模型與網格
劃分 86
4.3.3 三維V形管道模型與網格劃分 88
4.3.4 二維攪拌模型與網格劃分 91
4.3.5 三維氣體吸收塔模型與網格
劃分 95
4.3.6 三管相貫模型與網格劃分 98
第5章 Tecplot軟件使用入門 105
5.1 Tecplot軟件概述 105
5.1.1 Tecplot軟件的啟動 105
5.1.2 Tecplot軟件的界面 105
5.2 Tecplot軟件繪圖環境設置 110
5.2.1 幀的創建和編輯 110
5.2.2 網格和標尺的設定 111
5.2.3 坐標系統 111
5.3 Tecplot軟件使用技巧 112
5.3.1 XY曲線圖顯示 112
5.3.2 二維視圖顯示 114
5.3.3 三維視圖顯示 118
5.4 Tecplot軟件的數據格式 120
5.4.1 Tecplot軟件的數據層次 120
5.4.2 多數據區域 122
5.4.3 數據區域中的數據結構 122
5.5 Tecplot軟件對FLUENT軟件的
數據進行後處理 122
5.5.1 Tecplot軟件讀取FLUENT軟件的
文件數據 122
5.5.2 Tecplot軟件後處理實例——三維
彎管水流速度場模擬 124
第6章 UDF使用簡介 132
6.1 UDF基礎 132
6.1.1 UDF概述 132
6.1.2 FLUENT軟件中的網格拓撲 133
6.1.3 FLUENT軟件中的數據類型 134
6.2 UDF宏 134
6.2.1 UDF中訪問FLUENT軟件中的
變量的宏 134
6.2.2 UDF實用工具宏 140
6.2.3 常用DEFINE宏 150
6.3 UDF的解釋和編譯 154
6.3.1 UDF的解釋 154
6.3.2 UDF的編譯 154
6.3.3 在FLUENT軟件中激活
UDF 155
6.4 UDF應用實例——管道流動凝固
過程 157
第7章 湍流模型模擬 164
7.1 湍流模型概述 164
7.1.1 單方程模型 164
7.1.2 標準k-?模型 165
7.1.3 重整化群k-?模型 166
7.1.4 可實現k-?模型 166
7.1.5 Reynolds應力模型 167
7.1.6 大渦模擬 168
7.2 湍流模型的設置 169
7.3 湍流模型實例——瀑布流過
圓柱形石塊時的流場 170
第8章 多相流模型模擬 180
8.1 FLUENT軟件中的多相流
模型 180
8.1.1 VOF模型 180
8.1.2 Mixture 模型 181
8.1.3 Eulerian 模型 181
8.2 通用多相流模型的選擇與
使用 182
8.2.1 通用多相流模型的選擇 182
8.2.2 通用多相流模型的設置 182
8.2.3 壹般多相流問題的求解策略 184
8.3 多相流計算實例 184
8.3.1 二維噴射流場模擬 184
8.3.2 水油混合物T形管流動模擬 190
第9章 滑移網格模型模擬 196
9.1 滑移網格模型概述 196
9.2 滑移網格的設置 197
9.3 滑移網格實例分析——十字
攪拌器流場模擬 198
第10章 動網格模型模擬 204
10.1 動網格模型概述 204
10.2 動網格的設置 205
10.2.1 動網格參數的設置 206
10.2.2 動網格運動方式的定義 207
10.2.3 動網格預覽 208
10.3 動網格實例分析 209
10.3.1 二維實體入水模擬 209
10.3.2 三維活塞在氣缸中的運動
模擬 215
第11章 物質運輸和有限速率化學
反應模型模擬 224
11.1 有限速率化學反應 224
11.1.1 化學反應模型概述 224
11.1.2 有限速率化學反應的設置 228
11.1.3 PDF輸運模型 231
11.2 燃燒模型 232
11.2.1 燃燒模型概述 232
11.2.2 燃燒模型的計算方式 234
11.2.3 燃燒模擬的設置 236
11.3 組分傳輸和化學反應模型
實例 237
11.3.1 氣體燃燒溫度場模擬 237
11.3.2 廢氣排放組分濃度模擬 242
第12章 並行計算 248
12.1 開啟並行求解器 248
12.2 使用並行網絡工作平臺 248
12.3 分割網格 249
12.4 檢測並提高並行性能 253
第13章 FLUENT 6.3綜合應用
實例 254
13.1 二維三通管內流體的流動
分析 254
13.2 二維自然對流換熱問題的
分析 266
13.3 噴嘴內氣體流動分析 274
13.4 U形管內流體運動分析 280
13.5 套管內氣液兩相流動模擬 285
13.6 三維室內溫度傳熱模擬 293
13.7 液相凝固溫度模擬 300
13.8 二維瞬間閘門傾洪流動
模擬 304
13.9 水浴加熱保溫流場模擬 310
13.10 三維流-固耦合散熱
模擬 315