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編輯推薦

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內容簡介

本書以有限體積分析法（又稱為控製容積法）為基礎，結閤作者多年的使用和開發經驗，通過豐富的工程實例詳細介紹ANSYS FLUENT 16.0在各個專業領域的應用。
全書分為基礎和實例兩個部分，共16章。基礎部分詳細介紹瞭流體力學的相關理論基礎知識和ANSYS FLUENT 16.0軟件，包括FLUENT軟件、前處理、後處理、常用的邊界條件等內容；實例部分包括導熱問題、流體流動與傳熱、自然對流與輻射換熱、凝固和融化過程、多相流模型、離散相、組分傳輸與氣體燃燒、動網格問題、多孔介質內部流動與換熱、UDF基礎應用和燃料電池問題等的數值模擬。本書每個實例都有詳細的說明和操作步驟，讀者隻需按書中的方法和步驟進行軟件操作，即可完成一個具體問題的數值模擬和分析，進而逐步學會ANSYS FLUENT 16.0軟件的使用。本書光盤配有書中實例的幾何模型以及實例的網格模型，方便讀者查閱。
本書內容翔實，既可以作為動力、能源、水利、航空、冶金、海洋、環境、氣象、流體工程等專業領域的工程技術人員參考用書，也可以作為高等院校相關專業高年級本科生、研究生的學習用書。

作者簡介

唐傢鵬，精通Fluent流體分析軟件、Ansys有限元分析軟件以及AutoCAD、Solidworks、UG等機械設計軟件。在國內外期刊發錶論文多篇。

目錄

目　錄
第1章　流體力學與計算流體力學基礎　1
1．1　流體力學基礎　1
1．1．1　流體力學概述　1
1．1．2　連續介質模型　3
1．1．3　流體的基本概念及性質　3
1．1．4　流體流動分類　11
1．1．5　流體流動描述的方法　14
1．1．6　流體力學基本方程組　15
1．1．7　湍流模型　29
1．2　計算流體力學（CFD）基礎　37
1．2．1　CFD概述　37
1．2．2　CFD求解力學問題的過程　38
1．2．3　CFD數值模擬方法和分類　40
1．2．4　有限體積法計算區域的離散　42
1．2．5　有限體積法控製方程的離散　42
1．2．6　CFD常用算法　50
1．2．7　計算域網格生成技術　61
1．3　CFD軟件的構成　62
1．3．1　前處理器　63
1．3．2　求解器　63
1．3．3　後處理器　63
1．4　常用的商業CFD軟件　64
1．4．1　Phoenics軟件　64
1．4．2　STAR-CD軟件　64
1．4．3　ANSYS CFX軟件　65
1．4．4　ANSYS FLUENT軟件　66
1．5　本章小結　66
第2章　FLUENT軟件介紹　67
2．1　FLUENT軟件特點簡介　67
2．1．1　網格技術　68
2．1．2　數值技術　69
2．1．3　物理模型　70
2．1．4　FLUENT的獨有特點　71
2．1．5　FLUENT係列軟件簡介　72
2．2　FLUENT 16．0的新特性　73
2．2．1　新的操作界麵　73
2．2．2　功能上的改進　73
2．3　FLUENT 16．0的功能模塊　74
2．4　FLUENT與ANSYS Workbench　75
2．4．1　ANSYS Workbench簡介　75
2．4．2　ANSYS Workbench的操作界麵　76
2．4．3　在ANSYS Workbench中打開FLUENT　77
2．5　FLUENT 16．0的基本操作　78
2．5．1　啓動FLUENT主程序　78
2．5．2　FLUENT主界麵　79
2．5．3　FLUENT讀入網格　79
2．5．4　檢查網格　80
2．5．5　選擇基本物理模型　80
2．5．6　設置材料屬性　81
2．5．7　相的定義　81
2．5．8　設置計算區域條件　82
2．5．9　設置邊界條件　82
2．5．10　設置動網格　83
2．5．11　設置參考值　83
2．5．12　設置算法及離散格式　83
2．5．13　設置求解參數　84
2．5．14　設置監視窗口　84
2．5．15　初始化流場　84
2．5．16　與運行計算相關的設置　85
2．5．17　保存結果　86
2．6　FLUENT的一個簡單實例　86
2．7　本章小結　93
第3章　前處理方法　94
3．1　常用前處理軟件　94
3．1．1　Gambit　94
3．1．2　ANSYS ICEM CFD　95
3．1．3　TGrid　95
3．1．4　GridPro　96
3．1．5　Gridgen簡介　96
3．2　Gambit的應用　97
3．2．1　Gambit的基本功能　97
3．2．2　Gambit的基本用法　99
3．2．3　Gambit生成網格文件的操作步驟　107
3．2．4　Gambit應用實例　108
3．3　ANSYS ICEM CFD 16．0的應用　113
3．3．1　ANSYS ICEM CFD的基本功能　113
3．3．2　ANSYS ICEM CFD 16．0的操作界麵　116
3．3．3　ANSYS ICEM CFD 16．0的文件係統　117
3．3．4　ANSYS ICEM CFD 16．0的操作步驟　117
3．3．5　ANSYS ICEM CFD 16．0應用實例　119
3．4　本章小結　127
第4章　後處理方法　128
4．1　FLUENT內置後處理方法　128
4．1．1　創建麵　129
4．1．2　顯示及著色處理　129
4．1．3　麯綫繪製功能　135
4．1．4　通量報告和積分計算　136
4．2　Workbench CFD-Post通用後處理器　138
4．2．1　啓動CFD-Post　139
4．2．2　創建位置　140
4．2．3　顔色、渲染和視圖　142
4．2．4　矢量圖、雲圖及流綫圖的繪製　142
4．2．5　其他圖形功能　144
4．2．6　變量列錶與錶達式列錶　145
4．2．7　創建錶格和圖錶　147
4．2．8　製作報告　149
4．2．9　動畫製作　151
4．2．10　其他工具　151
4．2．11　多文件模式　152
4．3　Tecplot的用法　153
4．3．1　概述　153
4．3．2　Tecplot基本功能介紹　154
4．3．3　Tecplot用法簡介　160
4．3．4　Tecplot讀取FLUENT文件的方法　172
4．4　本章小結　173
第5章　FLUENT中常用的邊界條件　174
5．1　FLUENT中邊界條件的分類　174
5．2　邊界條件設置及操作方法　174
5．2．1　邊界條件的設置　175
5．2．2　邊界條件的修改　175
5．2．3　邊界條件的復製　175
5．2．4　邊界的重命名　176
5．3　FLUENT中流動齣入口邊界條件及參數確定　176
5．3．1　用輪廓指定湍流參量　177
5．3．2　湍流參量的估算　177
5．4　FLUENT中常用的邊界條件　179
5．4．1　壓力入口邊界條件　179
5．4．2　速度入口邊界條件　182
5．4．3　質量入口邊界條件　183
5．4．4　進風口邊界條件　185
5．4．5　進氣扇邊界條件　185
5．4．6　壓力齣口邊界條件　186
5．4．7　壓力遠場邊界條件　187
5．4．8　齣風口邊界條件　188
5．4．9　排氣扇邊界條件　189
5．4．10　壁麵邊界條件　190
5．4．11　對稱邊界條件　195
5．4．12　周期性邊界條件　196
5．4．13　流體區域條件　197
5．4．14　固體區域條件　198
5．4．15　齣流邊界條件　199
5．4．16　其他邊界條件　200
5．5　本章小結　200
第6章　導熱問題的數值模擬　201
6．1　導熱問題分析概述　201
6．2　有內熱源的導熱問題的數值模擬　202
6．2．1　案例簡介　202
6．2．2　FLUENT中求解計算　202
6．2．3　計算結果後處理　209
6．2．4　保存數據並退齣　211
6．3　鋼球非穩態冷卻過程的數值模擬　211
6．3．1　案例簡介　211
6．3．2　FLUENT求解計算設置　212
6．3．3　求解計算　214
6．3．4　計算結果後處理及分析　219
6．4　本章小結　221
第7章　流體流動與傳熱的數值模擬　222
7．1　流體流動與傳熱概述　222
7．2　引射器內流場數值模擬　224
7．2．1　案例簡介　224
7．2．2　FLUENT求解計算設置　224
7．2．3　求解計算　228
7．2．4　計算結果後處理及分析　230
7．3　扇形教室空調通風的數值模擬　232
7．3．1　案例簡介　232
7．3．2　FLUENT求解計算設置　232
7．3．3　求解計算　237
7．3．4　計算結果後處理及分析　238
7．4　地埋管流固耦閤換熱的數值模擬　240
7．4．1　案例簡介　240
7．4．2　FLUENT求解計算設置　240
7．4．3　流場求解計算　245
7．4．4　溫度場求解計算設置　246
7．4．5　溫度場求解計算　248
7．4．6　計算結果後處理及分析　249
7．5　圓柱繞流流場的數值模擬　251
7．5．1　案例簡介　251
7．5．2　FLUENT求解計算設置　251
7．5．3　求解計算　254
7．5．4　計算結果後處理及分析　256
7．6　二維離心泵葉輪內流場數值模擬　258
7．6．1　案例簡介　258
7．6．2　FLUENT求解計算設置　258
7．6．3　求解計算　262
7．6．4　計算結果後處理及分析　264
7．7　本章小結　267
第8章　自然對流與輻射換熱的數值模擬　268
8．1　自然對流與輻射換熱概述　268
8．2　相連方腔內自然對流換熱的數值模擬　270
8．2．1　案例簡介　270
8．2．2　FLUENT求解計算設置　270
8．2．3　求解計算　273
8．2．4　計算結果後處理及分析　275
8．3　煙道內煙氣對流輻射換熱的數值模擬　279
8．3．1　案例簡介　279
8．3．2　FLUENT求解計算設置　280
8．3．3　求解計算　287
8．3．4　計算結果後處理及分析　289
8．4　室內通風問題的計算實例　292
8．4．1　案例簡介　292
8．4．2　FLUENT求解計算設置　292
8．4．3　求解計算　303
8．4．4　計算結果後處理及分析　305
8．5　本章小結　308
第9章　凝固和融化過程的數值模擬　309
9．1　凝固和融化模型概述　309
9．2　冰融化過程的數值模擬　310
9．2．1　案例簡介　310
9．2．2　FLUENT求解計算設置　310
9．2．3　求解計算　314
9．2．4　計算結果後處理及分析　317
9．3　本章小結　318
第10章　多相流模型的數值模擬　319
10．1　多相流概述　319
10．2　孔口自由齣流的數值模擬　321
10．2．1　案例簡介　321
10．2．2　FLUENT求解計算設置　322
10．2．3　求解計算　326
10．2．4　計算結果後處理及分析　330
10．3　水中氣泡上升過程的數值模擬　333
10．3．1　案例簡介　333
10．3．2　FLUENT求解計算設置　334
10．3．3　求解計算　338
10．3．4　計算結果後處理及分析　341
10．4　水流對沙灘衝刷過程的數值模擬　343
10．4．1　案例簡介　343
10．4．2　FLUENT求解計算設置　344
10．4．3　求解計算　349
10．4．4　計算結果後處理及分析　352
10．5　氣穴現象的數值模擬　354
10．5．1　案例簡介　354
10．5．2　FLUENT求解計算設置　354
10．5．3　求解計算　359
10．5．4　計算結果後處理及分析　361
10．6　液體燃料罐內部擋流闆對振蕩的影響模擬　362
10．6．1　實例描述　362
10．6．2　FLUENT求解計算設置　363
10．6．3　求解計算及後處理　367
10．7　本章小結　377
第11章　離散相的數值模擬　378
11．1　離散相模型概述　378
11．2　引射器離散相流場的數值模擬　379
11．2．1　案例簡介　379
11．2．2　FLUENT求解計算設置　379
11．2．3　求解計算　382
11．2．4　計算結果後處理及分析　383
11．3　噴淋過程的數值模擬　385
11．3．1　案例簡介　385
11．3．2　FLUENT求解計算設置　386
11．3．3　求解計算　390
11．3．4　計算結果後處理及分析　392
11．4　本章小結　394
第12章　組分傳輸與氣體燃燒的數值模擬　395
12．1　組分傳輸與氣體燃燒概述　395
12．2　室內甲醛汙染物濃度的數值模擬　397
12．2．1　案例簡介　397
12．2．2　FLUENT求解計算設置　398
12．2．3　求解計算　402
12．2．4　計算結果後處理及分析　404
12．3　焦爐煤氣燃燒的數值模擬　405
12．3．1　案例簡介　405
12．3．2　FLUENT求解計算設置　406
12．3．3　求解計算　412
12．3．4　計算結果後處理及分析　414
12．4　預混氣體化學反應的模擬　416
12．4．1　案例簡介　416
12．4．2　FLUENT求解計算設置　416
12．4．3　求解計算及後處理　420
12．5　本章小結　426
第13章　動網格問題的數值模擬　427
13．1　動網格問題概述　427
13．2　兩車交會過程的數值模擬　428
13．2．1　案例簡介　428
13．2．2　FLUENT求解計算設置　429
13．2．3　求解計算　433
13．2．4　計算結果後處理及分析　437
13．3　運動物體強製對流換熱的數值模擬　438
13．3．1　案例簡介　438
13．3．2　FLUENT求解計算設置　439
13．3．3　求解計算　444
13．3．4　計算結果後處理及分析　447
13．4　雙葉輪鏇轉流場的數值模擬　448
13．4．1　案例簡介　448
13．4．2　FLUENT求解計算設置　449
13．4．3　求解計算　453
13．4．4　計算結果後處理及分析　456
13．5　單級軸流渦輪機模型內部流場模擬　458
13．5．1　案例簡介　458
13．5．2　FLUENT求解計算設置　458
13．5．3　求解計算　466
13．5．4　計算結果後處理及分析　469
13．6　本章小結　472
第14章　多孔介質內流動與換熱的數值模擬　473
14．1　多孔介質模型概述　473
14．2　多孔燒結礦內部流動換熱的數值模擬　474
14．2．1　案例簡介　474
14．2．2　FLUENT求解計算設置　474
14．2．3　求解計算　477
14．2．4　計算結果後處理及分析　481
14．3　三維多孔介質內部流動的數值模擬　483
14．3．1　案例簡介　483
14．3．2　FLUENT求解計算設置　483
14．3．3　求解計算　487
14．3．4　計算結果後處理及分析　488
14．4　催化轉換器內部流動的數值模擬　490
14．4．1　案例簡介　490
14．4．2　FLUENT求解計算設置　491
14．4．3　求解計算　495
14．4．4　計算結果後處理及分析　497
14．5　本章小結　501
第15章　UDF基礎應用　502
15．1　UDF介紹　502
15．1．1　UDF的基本功能　502
15．1．2　UDF編寫基礎　503
15．1．3　UDF中的C語言基礎　504
15．2　利用UDF自定義物性參數　507
15．2．1　案例簡介　507
15．2．2　FLUENT求解計算設置　508
15．2．3　求解計算　512
15．2．4　計算結果後處理及分析　513
15．3　利用UDF求解多孔介質問題　514
15．3．1　案例簡介　514
15．3．2　FLUENT求解計算設置　514
15．3．3　求解計算　518
15．3．4　計算結果後處理及分析　518
15．4　水中落物的數值模擬　519
15．4．1　案例簡介　519
15．4．2　FLUENT求解計算設置　519
15．4．3　求解計算　527
15．5　本章小結　532
第16章　燃料電池問題模擬　533
16．1　單直通道逆流PEM燃料電池　533
16．1．1　案例簡介　533
16．1．2　GAMBIT建模　534
16．1．3　FLUENT求解計算設置　537
16．1．4　求解計算　540
16．1．5　計算結果後處理及分析　542
16．2　本章小結　545
附錄1　UDF宏簡列　546
附錄2　UDF宏具體解釋　547
附錄2．1　通用宏及其定義的函數　547
附錄2．2　離散相模型宏及其定義的函數　549
附錄2．3　多相模型的宏及其定義的函數　551
附錄3　UDF的部分常用函數　552
參考文獻　555

前言/序言

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