AnsysFlotran流體及熱分析

第一篇 流體分析

第1章 緒論

1.1 FLOTRAN CFD流體分析的概念

1.2 FLOTRAN分析的種類

1.3 FLOTRAN單元種類及特點

1.4 FLOTRAN單元的局限性及注意事項

1.5 FLOTRAN分析步驟

實例1-1--亞聲速噴管內(nèi)二維定常流動

1.6 FLOTRAN分析中產(chǎn)生的一些文件

1.6.1 結(jié)果文件

1.6.2 打印文件

1.6.3 殘差文件

1.6.4 重啟動文件

1.6.5 FLOTRAN重啟動分析(續(xù)算)

1.7 提高收斂性和穩(wěn)定性的常用工具

1.7.1 松弛系數(shù)

1.7.2 慣性松弛

1.7.3 人工黏性

1.7.4 速度限值

1.7.5 積分階次

1.8 評價FLOTRAN分析

1.9 驗證結(jié)果

實例1-2--溫室內(nèi)氣流場的穩(wěn)態(tài)模擬

第2章 FLOTRAN分析基礎(chǔ)

2.1 流體的基本屬性

2.1.1 比熱容

2.1.2 密度和熱導(dǎo)率

2.1.3 黏度

2.1.4 表面張力系數(shù)

2.1.5 壁面靜態(tài)接觸角

2.1.6 設(shè)置流體性質(zhì)的一般準(zhǔn)則

2.2 FLOTRAN特性

2.2.1 坐標(biāo)系

2.2.2 旋轉(zhuǎn)參考系

2.2.3 渦流

2.2.4 分布式阻力

2.3 FLOTRAN邊界條件

2.4 湍流模型

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)k-模型

2.4.2 零方程模型

2.4.3 RNG模型

2.4.4 NKE模型

2.4.5 GIR模型

2.4.6 SZL模型

2.4.7 k-模型

2.4.8 SST模型

實例2-1--機翼外部繞流

第3章 流體分析的方法及步驟

3.1 不可壓縮流體的流動分析

3.1.1 激活湍流模型

3.1.2 網(wǎng)格要求

3.1.3 流動邊界條件

3.1.4 難點問題分析

實例3-1--彎管層流流動分析

實例3-2--彎管湍流流動分析

3.2 VOF模型分析

3.2.1 VFRC載荷

3.2.2 輸入設(shè)置

3.2.3 后處理

實例3-3--水壩的VOF分析

3.3 可壓縮流體的流動分析

3.3.1 物性計算

3.3.2 邊界條件

3.3.3 結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格

3.3.4 求解策略

實例3-4--二維兩腔迷宮密封的數(shù)值模擬

3.4 瞬態(tài)分析

3.4.1 時間積分方法

3.4.2 時間步長詳細(xì)說明和收斂性

3.4.3 計算中斷和輸出

3.4.4 施加瞬態(tài)邊界條件

實例3-5--圓柱繞流瞬態(tài)分析

3.5 可動區(qū)域中流動問題的ALE模擬

3.5.1 邊界條件

3.5.2 網(wǎng)格更新

3.5.3 重畫網(wǎng)格

3.5.4 后處理

實例3-6--運動圓柱的ALE分析

第4章 流體分析典型工程實例

4.1 如何解決流體力學(xué)問題

4.2 工程實例1--三維U形管道速度場的數(shù)值模擬

4.2.1 設(shè)置分析選項

4.2.2 定義工作文件名

4.2.3 定義工作標(biāo)題

4.2.4 定義單元類型

4.2.5 生成分析區(qū)域

4.2.6 定義單元形狀

4.2.7 劃分有限元網(wǎng)格

4.2.8 施加邊界條件

4.2.9 求解

4.2.10 后處理

4.3 工程實例2--實際生活中射流現(xiàn)象的數(shù)值模擬

4.3.1 設(shè)置分析選項

4.3.2 定義工作文件名

4.3.3 定義工作標(biāo)題

4.3.4 定義單元類型

4.3.5 生成分析區(qū)域的幾何面

4.3.6 設(shè)置單元尺寸

4.3.7 劃分有限元網(wǎng)格

4.3.8 施加邊界條件

4.3.9 求解

4.3.10 后處理

第二篇 熱分析

第5章 熱分析基礎(chǔ)

5.1 熱分析的符號與單位

5.2 傳熱學(xué)經(jīng)典理論

5.3 三種基本熱傳遞方式

5.3.1 導(dǎo)熱

5.3.2 對流

5.3.3 熱輻射

5.4 熱分析材料的基本屬性

5.4.1 比熱容

5.4.2 焓

5.4.3 生熱率

5.5 熱分析的邊界條件與初始條件

5.5.1 邊界條件

5.5.2 初始條件

5.6 熱載荷

5.7 穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)熱分析

5.7.1 穩(wěn)態(tài)傳熱

5.7.2 非穩(wěn)態(tài)傳熱

5.8 線性與非線性熱分析

第6章 穩(wěn)態(tài)熱分析

6.1 穩(wěn)態(tài)熱分析的應(yīng)用

6.2 熱分析單元

6.3 穩(wěn)態(tài)熱分析基本步驟

6.3.1 建立有限元模型

6.3.2 施加載荷計算

6.3.3 后處理

實例6-1--實心圓柱體的熱傳導(dǎo)分析

實例6-2--空心圓柱體的熱傳導(dǎo)分析

實例6-3--圓柱體圓周受諧響應(yīng)熱載荷

第7章 非穩(wěn)態(tài)熱分析

7.1 非穩(wěn)態(tài)熱分析概述

7.1.1 非穩(wěn)態(tài)熱分析特性

7.1.2 非穩(wěn)態(tài)熱分析的控制方程

7.1.3 時間積分與時間步長

7.1.4 數(shù)值求解過程

7.2 非穩(wěn)態(tài)熱分析基本步驟

7.2.1 加載求解

7.2.2 后處理

實例7-1--鋼球非穩(wěn)態(tài)傳熱過程分析

實例7-2--不同材料金屬塊水中冷卻的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程分析

實例7-3--高溫銅導(dǎo)線冷卻過程分析

第8章 輻射熱分析

8.1 輻射熱分析的基本概念

8.1.1 黑體

8.1.2 灰體

8.1.3 角系數(shù)

8.2 熱輻射公式

8.2.1 角系數(shù)的計算

8.2.2 熱輻射計算方程

8.3 輻射熱分析求解方法

8.3.1 非隱藏法與隱藏法

8.3.2 點-點問題

8.3.3 點-面問題

8.3.4 面-面問題

實例8-1--黑體輻射

實例8-2--等長的同心圓柱面間的輻射熱傳遞

實例8-3--等長不等軸空心圓柱體間的輻射傳熱

實例8-4--型鋼的熱輻射過程

第9章 相變分析

9.1 相變分析概述

9.1.1 相與相變的概念

9.1.2 潛熱與焓

9.1.3 ANSYS中相變分析的基本思路

9.2 相變分析應(yīng)注意的問題

實例9-1--圓柱試管中水結(jié)冰過程分析

實例9-2--冰融化過程分析

實例9-3--鑄件鑄造過程熱分析

第10章 熱分析典型工程實例

10.1 工程實例1--某型號手機電池的散熱分析

10.2 工程實例2--冷庫復(fù)合隔熱板熱量流動分析

10.3 工程實例3--電子元器件散熱裝置溫度分布

第三篇 耦合場分析

第11章 耦合場分析基礎(chǔ)

11.1 耦合場分析的概念

11.2 耦合場分析的種類

11.2.1 順序耦合方法

11.2.2 直接耦合方法

11.2.3 直接法與順序法的應(yīng)用場合

11.3 順序耦合場分析

11.3.1 順序多場耦合的概念

11.3.2 一般分析步驟

11.4 直接耦合場分析

第12章 流體-熱耦合分析

12.1 FLOTRAN流動換熱分析簡介

12.2 FLOTRAN流動換熱耦合分析的要求及設(shè)置

12.2.1 流動換熱分析的網(wǎng)格要求

12.2.2 物性的指定和控制

12.2.3 熱載荷和邊界條件

12.2.4 求解策略

12.2.5 熱平衡

12.2.6 使用輻射功率密度方法的面對面輻射分析

實例12-1--方腔中空氣的熱穩(wěn)態(tài)層流分析

實例12-2--層流流體受均勻壁面熱通量

第13章 熱場-結(jié)構(gòu)場的耦合分析

13.1 熱應(yīng)力分析簡介

13.2 熱應(yīng)力分析單元

13.3 熱應(yīng)力分析步驟

13.3.1 直接法進行熱應(yīng)力分析的基本步驟

13.3.2 間接法進行熱應(yīng)力分析的基本步驟

實例13-1--圓筒內(nèi)部熱應(yīng)力分析

實例13-2--冷卻柵管的熱應(yīng)力

分析

第14章 其他耦合場分析

14.1 熱電耦合分析

實例14-1--銅板連接的兩半導(dǎo)體的熱電耦合分析

14.2 電磁熱耦合分析

實例14-2--圓柱形坯料的電磁感應(yīng)加熱過程分析

第15章 耦合場分析典型工程實例

15.1 工程實例1--包含焊縫的金屬板熱膨脹分析

15.2 工程實例2--現(xiàn)代辦公樓層內(nèi)空調(diào)布局對室內(nèi)溫度分布的影響研究

(1)CFX已經(jīng)應(yīng)用于航空航天、旋轉(zhuǎn)機械、能源、石油化工、機械制造、汽車、生物技術(shù)、水處理、防火安全、冶金、環(huán)保等多個領(lǐng)域，本書選用典型的工程實例，內(nèi)容切合工程實際。

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