fluent流體工程仿真計算實例與應(yīng)用

《FLUENT流體工程仿真計算實例與應(yīng)用》是利用界面友好、使用簡單的大型商業(yè)計算機應(yīng)用軟件FLUENT進(jìn)行流體流動與傳熱計算的一本入門書籍。全書以“跟我學(xué)”的形式編寫而成。書中給出了11個實例，讀者只要按照書中的步驟一步一步進(jìn)行，即可完成一個具體問題的數(shù)值模擬與分析，進(jìn)而逐步掌握利用FLUENT進(jìn)行流體流動數(shù)值模擬的基本方法。書中使用FLUENT6.0版本，GAMBIT2.0版本。

《FLUENT流體工程仿真計算實例與應(yīng)用》配有1張光盤，可對書中所舉實例進(jìn)行動畫演示。2100433B

書名:FLUENT流體工程仿真計算實例與應(yīng)用(附光盤1張)

作者：韓占忠，王敬，蘭小平 著

出版社:北京理工大學(xué)出版社

ISBN:9787564002602

頁碼:308 頁

版次:第1版

裝幀:平裝

開本:16

出版日:2008年09月

所屬分類：圖書 > 計算機與互聯(lián)網(wǎng) > 軟件工程及軟件方法學(xué)

第一章 流體力學(xué)基礎(chǔ)與FLUENT簡介

第一節(jié) 概論

一、流體的密度、重度和比重

二、流體的黏性——牛頓流體與非

牛頓流體

三、流體的壓縮性——可壓縮與不

可壓縮流體

四、液體的表面張力

第二節(jié) 流體力學(xué)中的力與壓強

一、質(zhì)量力與表面力

二、絕對壓強、相對壓強與真空度

三、液體的汽化壓強

四、靜壓、動壓和總壓

第三節(jié) 能量損失與總流的能量方程

一、沿程損失與局部損失

二、總流的伯努里方程

三、人口段與充分發(fā)展段

第四節(jié) 流體運動的描述

一、定常流動與非定常流動

二、流線與跡線

三、流量與凈通量

四、有旋流動與有勢流動

五、層流與湍流

第五節(jié) 亞音速與超音速流動

一、音速與流速

二、馬赫數(shù)與馬赫錐

三、速度系數(shù)與臨界參數(shù)

四、可壓縮流動的伯努里方程

五、等熵滯止關(guān)系式

第六節(jié) 正激波與斜激波

一、正激波

二、斜激波

第七節(jié) 流體多維流動基本控制方程

一、物質(zhì)導(dǎo)數(shù)

二、連續(xù)性方程

三、N—S方程

第八節(jié) 邊界層與物體阻力

一、邊界層及基本特征

二、層流邊界層微分方程

三、邊界層動量積分關(guān)系式

四、物體阻力

第九節(jié) 湍流模型

第十節(jié) FLUENT簡介

一、程序的結(jié)構(gòu)

二、FLUENT程序可以求解的問題

三、用FLUENT程序求解問題的步驟

四、關(guān)于FLUENT求解器的說明

五、FLUENT求解方法的選擇

六、邊界條件的確定

第二章 二維流動與傳熱的數(shù)值計算

第一節(jié) 冷、熱水混合器內(nèi)部二維流動

一、前處理——利用GAMBIT建立計算模型

第1步確定求解器

第2步創(chuàng)建坐標(biāo)網(wǎng)格圖

第3步由節(jié)點創(chuàng)建直線

第4步創(chuàng)建圓弧邊

第5步創(chuàng)建小管嘴

第6步由線組成面

第7步確定邊界線的內(nèi)部節(jié)點分布并創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

第8步設(shè)置邊界類型

第9步輸出網(wǎng)格并保存會話

二、利用FLUENT進(jìn)行混合器內(nèi)流動

與熱交換的仿真計算

第1步與網(wǎng)格相關(guān)的操作

第2步建立求解模型

第3步設(shè)置流體的物理屬性

第4步設(shè)置邊界條件

第5步求解

第6步顯示計算結(jié)果

第7步使用二階離散化方法重新計算

第8步自適應(yīng)性網(wǎng)格修改功能

小結(jié)

課后練習(xí)

第二節(jié) 噴管內(nèi)二維非定常流動

一、利用GAMBIT建立計算模型

第1步確定求解器

第2步創(chuàng)建坐標(biāo)網(wǎng)格圖和邊界線的節(jié)點

第3步由節(jié)點創(chuàng)建直線

第4步利用圓角功能對I點處的角倒成圓弧

第5步由邊線創(chuàng)建面

第6步定義邊線上的節(jié)點分布

第7步創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

第8步設(shè)置邊界類型

第9步輸出網(wǎng)格并保存會話

二、利用FLUENT進(jìn)行噴管內(nèi)流動的仿真計算

第1步與網(wǎng)格相關(guān)的操作

第2步確定長度單位

第3步建立求解模型

第4步設(shè)置流體屬性

第5步設(shè)置工作壓強為0atm

第6步設(shè)置邊界條件

第7步求解定常流動

第8步非定常邊界條件設(shè)置以及

非定常流動的計算

第9步求解非定常流

第10步對非定常流動計算數(shù)據(jù)

的保存與后處理

小結(jié)

課后練習(xí)

第三節(jié) 三角翼的可壓縮外部繞流

一、利用GAMBIT建立計算模型

第1步啟動Gambit，并選擇求解器為FLUENT5/6

第2步創(chuàng)建節(jié)點

第3步由節(jié)點連成線

第4步由邊線創(chuàng)建面

第5步創(chuàng)建網(wǎng)格

第6步設(shè)置邊界類型

第7步輸出網(wǎng)格文件

二、利用FLUENT進(jìn)行仿真計算

第1步啟動FLUENT2D求解器

并讀入網(wǎng)格文件

第2步網(wǎng)格檢查與確定長度單位

第3步建立計算模型

第4步設(shè)置流體材料屬性

第5步設(shè)置工作壓強

第6步設(shè)置邊界條件

第7步利用求解器進(jìn)行求解

第8步計算結(jié)果的后處理

小結(jié)

課后練習(xí)

第四節(jié) 三角翼不可壓縮的外部繞流

(空化模型應(yīng)用)

第1步啟動FLUENT2D求解器并讀入網(wǎng)格文件

第2步網(wǎng)格檢查與確定長度單位

第3步設(shè)置求解器

第4步設(shè)置流體材料及其物理性質(zhì)

第5步設(shè)置流體的流相

第6步設(shè)置邊界條件

第7步求解

第8步對計算結(jié)果的后處理

小結(jié)

課后練習(xí)

第五節(jié) VOF模型的應(yīng)用

一、利用GAMBIT建立計算模型

第1步啟動GAMBIT并選擇FLUENT5/6求解器

第2步建立坐標(biāo)網(wǎng)格并創(chuàng)建節(jié)點

第3步由節(jié)點連成直線段

第4步創(chuàng)建圓弧

第5步創(chuàng)建線段的交點G

第6步將兩條線在G點處分別斷開

第7步刪除DG直線和FG弧線

第8步由邊創(chuàng)建面

第9步定義邊線上的節(jié)點分布

第10步在面上創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

第1l步設(shè)置邊界類型

第12步輸出網(wǎng)格文件并保存會話

二、利用FLUENT2D求解器進(jìn)行求解

第1步讀入、顯示網(wǎng)格并設(shè)置長度單位

第2步設(shè)置求解器

第3步設(shè)置流體材料及屬性

第4步設(shè)置基本相和第二相

第5步運算環(huán)境設(shè)置

第6步設(shè)置邊界條件

第7步求解

第8步計算結(jié)果的后處理

小結(jié)

第六節(jié) 組分傳輸與氣體燃燒

一、利用GAMBIT建立計算模型

第1步打開GAMBIT

第2步對空氣進(jìn)口邊界進(jìn)行分網(wǎng)

第3步設(shè)置邊界條件

第4步輸出2D網(wǎng)格

二、利用FLUENT-2D求解器進(jìn)行模擬計算

第1步與網(wǎng)格相關(guān)的操作

第2步設(shè)置求解模型

第3步流體材料設(shè)置

第4步邊界條件設(shè)置

第5步使用常比熱容的初始化并求解

第6步采用變比熱容的解法

第7步后處理

第8步NOx預(yù)測

小結(jié)

第三章 三維流動與傳熱的數(shù)值計算

第一節(jié) 冷、熱水混合器內(nèi)的三維流動與換熱

一、利用GAMBIT建立混合器計算模型

第1步啟動GAMBrr并選定求解器(FLUENT5/6)

第2步創(chuàng)建混合器主體

第3步設(shè)置混合器的切向人流管

第4步去掉小圓柱體與大圓柱體相交的多余部分，并將三個圓柱體聯(lián)結(jié)成一個整體

第5步創(chuàng)建主體下部的圓錐

第6步創(chuàng)建出流小管

第7步將混合器上部、漸縮部分和下部出流小管組合為一個整體

第8步對混合器內(nèi)區(qū)域劃分網(wǎng)格

第9步檢查網(wǎng)格劃分情況

第10步設(shè)置邊界類型

第11步輸出網(wǎng)格文件(．msh)

二、利用FLUENT3D求解器進(jìn)行求解

第1步檢查網(wǎng)格并定義長度單位

第2步創(chuàng)建計算模型

第3步設(shè)置流體的材料屬性

第4步設(shè)置邊界條件

第5步求解初始化

第6步設(shè)置監(jiān)視器

第7步保存Case文件

第8步求解計算

第9步保存計算結(jié)果

三、計算結(jié)果的后處理

第l步讀入Case和Data文件

第2步顯示網(wǎng)格

第3步創(chuàng)建等(坐標(biāo))值面

第4步繪制溫度與壓強分布圖

第5步繪制速度矢量圖

第6步繪制流體質(zhì)點的跡線

第7步繪制XY曲線

小結(jié)

課后練習(xí)

第二節(jié) 粘性流體通過圓管彎頭段的三維流動

一、前處理——利用GAMBIT建立計算模型

第1步確定求解器

第2步創(chuàng)建圓環(huán)

第3步創(chuàng)建立方體

第4步移動立方體

第5步分割圓環(huán)

第6步刪除3/4圓環(huán)

第7步建立彎管直段

第8步移動彎管直段

第9步整合彎管和直段

第10步邊界層的設(shè)定

第11步劃分面網(wǎng)格

第12步劃分體網(wǎng)格

第13步定義邊界類型

第14步輸出網(wǎng)格文件

二、利用FLUENT3D求解器進(jìn)行模擬計算

第1步啟動FLUENT進(jìn)入3D模式

第2步讀入網(wǎng)格數(shù)據(jù)

第3步網(wǎng)格檢查

第4步顯示網(wǎng)格

第5步建立求解模型

第6步設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)k一￡湍流模型

第7步設(shè)置流體的物理屬性

第8步設(shè)置邊界條件

第9步求解控制

第10步求解

第ll步顯示初步計算結(jié)果

第12步流線顯示

小結(jié)

第三節(jié) 三維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題

一、利用GAMBrI、進(jìn)行網(wǎng)格劃分

第1步導(dǎo)人幾何模型

第2步選取求解器

第3步網(wǎng)格劃分

第4步邊界條件設(shè)置

第5步網(wǎng)格檢查

第6步輸出網(wǎng)格

二、利用FLUENT一3D求解器進(jìn)行數(shù)值模擬計算

第1步在FLUENT中讀入網(wǎng)格、文件

第2步選取求解器

第3步材料設(shè)置

第4步邊界條件

第5步求解控制

第6步后處理

小結(jié)

第四節(jié) 動網(wǎng)格問題

一、利用FLUENT一3D進(jìn)行計算

第1步與網(wǎng)格有關(guān)的操作

第2步模型設(shè)置

第3步材料設(shè)置

第4步邊界條件設(shè)置

第5步網(wǎng)格運動設(shè)置

第6步求解

二、利用FLUENT一3D進(jìn)行后處理

第l步檢查最后一個時間步BDC的解

第2步檢查上死點的解

第3步回放溫度等高線動畫

第4步顯示上死點時缸內(nèi)的流動

矢量切面

小結(jié)

第五節(jié) 葉輪機械的MixingPlane模型

一、利用FLUENT一3D求解器進(jìn)行計算

第1步網(wǎng)格

第2步單位設(shè)置

第3步計算模型設(shè)置

第4步混合面(MixingPlane)設(shè)置

第5步流體材料設(shè)置

第6步邊界條件設(shè)置

第7步求解

二、利用FLUENT-3D進(jìn)行后處理

第1步生成后處理的一個等值面

第2步顯示速度矢量

第3步平面x=0上繪全壓的周向平均量

第4步顯示全壓的等高線圖

小結(jié)

附錄

參考文獻(xiàn)

《ANSYS FLUENT流體分析與工程實例（配視頻教程）》詳細(xì)介紹了ANSYS FLUENT軟件的基礎(chǔ)理論、操作方法和模擬實例，簡單介紹了Pointwise軟件和ICEM CFD軟件的使用方法。 全書共8章。第1章介紹流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識、CFD發(fā)展簡史，以及幾種主流的CFD前處理、求解器和后處理軟件；第2章介紹采用Pointwise劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和采用ICEM劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；第3章講解ANSYS FLUENT的安裝與基本操作，以冷熱水換熱模型算例進(jìn)行ANSYS FLUENT流程介紹；第4章講解ANSYS FLUENT的各種邊界條件意義及設(shè)置方法；第5章講解ANSYS FLUENT的湍流模型設(shè)置方法及各項參數(shù)的意義；第6章對FLUENT中的傳熱模型、燃燒模型、污染物模型、離散相模型、多相流模型、凝固與熔化模型及氣動噪聲模型的理論和設(shè)置方法進(jìn)行講解和說明；第7章對工程中二維流體力學(xué)問題給出了11個常用的模型算例；第8章對工程中三維流體力學(xué)問題給出了7個算例。

《Fluent 12流體分析及工程仿真》內(nèi)容簡介：FLUENT為通用的cfd軟件包，是目前相對成熟且使用廣泛的商用流體分析軟件，可以模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流動，其靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、基于解的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的物理模型，使它在轉(zhuǎn)捩與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流、旋轉(zhuǎn)機械、動/變形網(wǎng)格、噪聲、材料加工和燃料電池等方面有廣泛應(yīng)用。

《Fluent 12流體分析及工程仿真》以最新版本FLUENT12為藍(lán)本，主要介紹FLUENT12的各個模型功能及操作步驟，包括FLUENT操作基礎(chǔ)、前處理網(wǎng)格生成、湍流模型、非定常模型、傳熱模型、多相流模型、離散相模型、組分輸運與化學(xué)反應(yīng)模型、轉(zhuǎn)動模型、用戶自定義函數(shù)和圖形后處理等，第2～11講每講均配有3個實例進(jìn)行詳細(xì)講解。全書以“功能講解 典型實例 全書視頻講解”的方式，通過大量的典型實例與重點知識相結(jié)合的方法全面介紹FLUENT12的流動及傳熱分析功能與操作步驟。

《Fluent 12流體分析及工程仿真》可作為核工業(yè)、石油化工、機械制造、能源、管道集輸、造船和水利等領(lǐng)域研究人員的參考書，也可作為FLUENT12初學(xué)者入門和提高的學(xué)習(xí)寶典，還可作為各大中專院校教育、培訓(xùn)機構(gòu)的專業(yè)cfd教材。

FLUENT是CFD軟件中相對成熟和運用最為廣泛的商業(yè)軟件。《FLUENT流體分析及仿真實用教程》以FLUENT 6.3.26版本為藍(lán)本，包括前處理網(wǎng)格生成、湍流模型、傳熱分析、非定常流動問題、多相流模型、轉(zhuǎn)動模型、組分輸運與化學(xué)反應(yīng)模型、流動分析后處理、UDF使用及編寫等。全書通過基礎(chǔ)知識和實例介紹相結(jié)合的方式講解了從數(shù)值建模到計算后處理各部分操作的基本方法和步驟，最后以綜合實例的方式進(jìn)一步向讀者介紹了典型工程問題的流體分析及仿真方法。

《FLUENT流體分析及仿真實用教程》可作為水利、土木、石工、儲運、航空、能源、環(huán)境、機械、建筑、海工、材料、動力、冶金等專業(yè)的研究生和本科生的計算流體力學(xué)教材，同時也可作為CFD相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的參考用書。