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『簡體書』Fluent 19.0流体仿真从入门到精通

書城自編碼: 3343944
分類: 簡體書→大陸圖書→計算機/網絡行业软件及应用
作 者: 刘斌
國際書號(ISBN): 9787302525752
出版社: 清华大学出版社
出版日期: 2019-04-1


書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:NT$ 435

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編輯推薦:
本书由浅入深地介绍了Fluent 19.0的使用方法及流体计算的各种功能,包括计算流体的基础理论与方法、创建几何模型、网格划分、Fluent求解设置以及后处理等内容。
针对每个Fluent可以解决的流体仿真计算问题都辅以相应的实例来讲解,并给出详细的流体模拟计算的各个步骤,读者通过这些实例的学习,既能够快速、熟练、深入地掌握Fluent软件的使用,也能够掌握Fluent在实际工程中的工作流程和计算方法。
內容簡介:
全书共分为16章,由浅入深地讲解Fluent仿真计算的各种功能,从几何建模到网格划分,从计算求解到结果后处理,通过大量实例系统地介绍Fluent 19.0的使用方法,具体内容包括计算流体的基础理论与方法、创建几何模型、划分网格、Fluent求解设置、后处理等。本书针对每个Fluent可以解决的流体仿真计算问题进行详细讲解,并辅以相应的实例,使读者能够快速、熟练、深入地掌握Fluent软件的工作流程和计算方法。
本书结构严谨、条理清晰、重点突出,非常适合广大Fluent初、中级读者学习使用,也可作为大中专院校、社会培训机构的教材以及工程技术人员的参考用书。
關於作者:
刘斌,中国科学院大学硕士学位。长期参与某国家重大专项,作为骨干人员承担激光器领域的流体及热分析相关的关键技术攻关任务。至今获国际专利授权3项(在美国、日本、韩国、俄罗斯、欧洲等多个国家和地区授权),国内专利授权20余项。2015年获第十七届中国专利奖优秀奖、2016年获北京市专利奖三等奖。
目錄
第1章 流体力学与计算流体力学基础 1
1.1 流体力学基础 1
1.1.1 一些基本概念 1
1.1.2 流体流动的分类 5
1.1.3 边界层和物体阻力 5
1.1.4 层流和湍流 6
1.1.5 流体流动的控制方程 7
1.1.6 边界条件与初始条件 8
1.1.7 流体力学专业词汇 9
1.2 计算流体力学基础 11
1.2.1 计算流体力学的发展 11
1.2.2 计算流体力学的求解过程 12
1.2.3 数值模拟方法和分类 13
1.2.4 有限体积法的基本思想 14
1.2.5 有限体积法的求解方法 16
1.3 计算流体力学应用领域 17
1.4 常用的CFD商用软件 17
1.4.1 PHOENICS 18
1.4.2 STAR-CD 18
1.4.3 STAR-CCM18
1.4.4 CFX 19
1.4.5 Fluent 20
1.5 本章小结 20
第2章 Fluent软件简介 21
2.1 Fluent的软件结构 21
2.1.1 Fluent启动 22
2.1.2 Fluent用户界面 24
2.1.3 Fluent文件读入与输出 25
2.2 Fluent计算类型及应用领域 29
2.3 Fluent求解步骤 30
2.3.1 制订分析方案 30
2.3.2 求解步骤 30
2.4 Fluent使用的单位制 31
2.5 Fluent使用的文件类型 32
2.6 本章小结 32
第3章 创建几何模型 33
3.1 建立几何模型概述 33
3.2 DesignModeler简介 34
3.2.1 启动DesignModeler 34
3.2.2 DesignModeler的用户界面 35
3.3 草图模式 37
3.3.1 进入草图模式 37
3.3.2 创建新平面 37
3.3.3 创建草图 38
3.3.4 几何模型的关联性 38
3.4 创建3D几何体 39
3.4.1 拉伸 39
3.4.2 旋转 40
3.4.3 扫掠 41
3.4.4 直接创建3D几何体 41
3.4.5 填充和包围 42
3.5 导入外部CAD文件 42
3.6 创建几何体的实例操作 44
3.7 本章小结 47
第4章 生成网格 48
4.1 网格生成概述 48
4.1.1 网格划分技术 48
4.1.2 网格类型 49
4.2 ANSYS ICEM CFD简介 49
4.2.1 工作流程 50
4.2.2 ICEM CFD的文件类型 51
4.2.3 ICEM CFD的用户界面 51
4.3 ANSYS ICEM CFD的基本用法 51
4.3.1 几何模型的创建 52
4.3.2 几何文件导入 55
4.3.3 网格生成 56
4.3.4 块的生成 63
4.3.5 网格编辑 68
4.3.6 网格输出 74
4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析 75
4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析
项目 75
4.4.2 导入几何模型 75
4.4.3 模型建立 76
4.4.4 生成块 79
4.4.5 网格生成 84
4.4.6 网格质量检查 85
4.4.7 网格输出 85
4.5 本章小结 86
第5章 Fluent计算设置 87
5.1 网格导入与工程项目保存 87
5.1.1 启动Fluent 87
5.1.2 网格导入 88
5.1.3 网格质量检查 88
5.1.4 显示网格 89
5.1.5 修改网格 90
5.1.6 光顺网格与交换单元面 93
5.1.7 项目保存 94
5.2 设置求解器及操作条件 94
5.2.1 求解器设置 94
5.2.2 操作条件设置 95
5.3 物理模型设定 96
5.3.1 多相流模型 96
5.3.2 能量方程 97
5.3.3 湍流模型 98
5.3.4 辐射模型 100
5.3.5 组分输运和反应模型 102
5.3.6 离散相模型 103
5.3.7 凝固和熔化模型 104
5.3.8 气动噪声模型 104
5.4 材料性质设定 105
5.4.1 物性参数 105
5.4.2 参数设定 106
5.5 边界条件设定 108
5.5.1 边界条件分类 108
5.5.2 边界条件设置 109
5.5.3 常用边界条件类型 111
5.6 求解控制参数设定 127
5.6.1 求解方法设置 127
5.6.2 松弛因子设置 129
5.6.3 求解极限设置 129
5.7 初始条件设定 130
5.7.1 定义全局初始条件 130
5.7.2 定义局部区域初始值 131
5.8 求解设定 132
5.8.1 求解设置 132
5.8.2 求解过程监视 133
5.9 本章小结 137
第6章 计算结果后处理 138
6.1 Fluent的后处理功能 138
6.1.1 创建表面 138
6.1.2 图形及可视化技术 139
6.1.3 动画技术 142
6.2 CFD-Post后处理器 143
6.2.1 启动后处理器 143
6.2.2 工作界面 143
6.2.3 创建位置 144
6.2.4 创建对象 154
6.2.5 创建数据 159
6.3 本章小结 160
第7章 稳态和非稳态模拟实例 161
7.1 管内稳态流动 161
7.1.1 案例介绍 161
7.1.2 启动Fluent并导入网格 162
7.1.3 定义求解器 163
7.1.4 定义模型 163
7.1.5 设置材料 164
7.1.6 边界条件 164
7.1.7 设置计算域 165
7.1.8 求解控制 166
7.1.9 初始条件 166
7.1.10 求解过程监视 167
7.1.11 计算求解 167
7.1.12 结果后处理 168
7.2 喷嘴内瞬态流动 169
7.2.1 案例介绍 169
7.2.2 启动Fluent并导入网格 169
7.2.3 定义求解器 170
7.2.4 定义模型 171
7.2.5 设置材料 171
7.2.6 边界条件 172
7.2.7 求解控制 173
7.2.8 初始条件 173
7.2.9 求解过程监视 174
7.2.10 网格自适应 174
7.2.11 计算求解 175
7.2.12 结果后处理 175
7.2.13 瞬态计算 177
7.2.14 瞬态计算结果 177
7.3 本章小结 179
第8章 内部流动分析实例 180
8.1 圆管内气体的流动 180
8.1.1 案例介绍 180
8.1.2 启动Fluent并导入网格 181
8.1.3 定义求解器 181
8.1.4 定义模型 182
8.1.5 设置材料 182
8.1.6 边界条件 183
8.1.7 求解控制 183
8.1.8 初始条件 184
8.1.9 求解过程监视 184
8.1.10 计算求解 185
8.1.11 结果后处理 185
8.2 三通内水的流动 187
8.2.1 案例介绍 187
8.2.2 启动Fluent并导入网格 187
8.2.3 定义求解器 188
8.2.4 定义模型 188
8.2.5 设置材料 189
8.2.6 设置区域条件 190
8.2.7 边界条件 190
8.2.8 求解控制 192
8.2.9 初始条件 192
8.2.10 求解过程监视 193
8.2.11 计算求解 194
8.2.12 结果后处理 194
8.3 本章小结 196
第9章 外部流动分析实例 197
9.1 圆柱绕流 197
9.1.1 案例介绍 197
9.1.2 启动Fluent并导入网格 198
9.1.3 定义求解器 199
9.1.4 定义模型 199
9.1.5 设置材料 199
9.1.6 边界条件 200
9.1.7 求解控制 201
9.1.8 初始条件 201
9.1.9 求解过程监视 201
9.1.10 计算求解 202
9.1.11 结果后处理 203
9.1.12 定义求解器修改 204
9.1.13 求解控制修改 204
9.1.14 计算求解 205
9.1.15 求解控制修改 205
9.1.16 计算求解 205
9.1.17 结果后处理 205
9.2 机翼超音速流动 207
9.2.1 案例介绍 207
9.2.2 启动Fluent并导入网格 207
9.2.3 定义求解器 208
9.2.4 定义模型 208
9.2.5 设置材料 209
9.2.6 边界条件 209
9.2.7 求解控制 210
9.2.8 初始条件 210
9.2.9 求解过程监视 211
9.2.10 计算求解 211
9.2.11 结果后处理 213
9.3 本章小结 216
第10章 多相流分析实例 217
10.1 自由表面流动 217
10.1.1 案例介绍 217
10.1.2 启动Fluent并导入网格 218
10.1.3 定义求解器 219
10.1.4 定义湍流模型 219
10.1.5 设置材料 220
10.1.6 定义多相流模型 220
10.1.7 求解控制 221
10.1.8 初始条件 222
10.1.9 求解过程监视 222
10.1.10 动画设置 223
10.1.11 计算求解 224
10.1.12 结果后处理 224
10.2 水罐内多相流动 225
10.2.1 案例介绍 225
10.2.2 启动Fluent并导入网格 226
10.2.3 定义求解器 227
10.2.4 定义湍流模型 227
10.2.5 设置材料 228
10.2.6 定义多相流模型 228
10.2.7 边界条件 230
10.2.8 求解控制 231
10.2.9 初始条件 232
10.2.10 计算结果输出设置 233
10.2.11 定义计算活动 233
10.2.12 求解过程监视 234
10.2.13 动画设置 234
10.2.14 计算求解 236
10.2.15 结果后处理 236
10.3 本章小结 236
第11章 离散相分析实例 237
11.1 反应器内粒子流动 237
11.1.1 案例介绍 237
11.1.2 启动Fluent并导入网格 238
11.1.3 定义求解器 238
11.1.4 定义湍流模型 239
11.1.5 边界条件 239
11.1.6 定义离散相模型 240
11.1.7 修改边界条件 242
11.1.8 设置材料 242
11.1.9 求解控制 243
11.1.10 初始条件 243
11.1.11 求解过程监视 244
11.1.12 计算求解 244
11.1.13 结果后处理 245
11.2 喷嘴内粒子流动 246
11.2.1 案例介绍 246
11.2.2 启动Fluent并导入网格 246
11.2.3 定义求解器 247
11.2.4 定义模型 248
11.2.5 设置材料 248
11.2.6 边界条件 249
11.2.7 求解控制 252
11.2.8 初始条件 252
11.2.9 求解过程监视 252
11.2.10 计算求解 253
11.2.11 结果后处理 253
11.2.12 定义离散相模型 256
11.2.13 修改材料设置 257
11.2.14 计算求解 258
11.2.15 结果后处理 258
11.3 本章小结 259
第12章 传热流动分析实例 260
12.1 芯片传热分析 260
12.1.1 案例介绍 260
12.1.2 启动Fluent并导入网格 261
12.1.3 定义求解器 261
12.1.4 定义模型 262
12.1.5 设置材料 262
12.1.6 设置区域条件 263
12.1.7 边界条件 264
12.1.8 求解控制 266
12.1.9 初始条件 266
12.1.10 求解过程监视 267
12.1.11 计算求解 268
12.1.12 结果后处理 268
12.1.13 网格自适应 270
12.1.14 计算求解 272
12.1.15 结果后处理 272
12.2 车灯传热分析 274
12.2.1 案例介绍 274
12.2.2 启动Fluent并导入网格 275
12.2.3 定义求解器 276
12.2.4 定义模型 276
12.2.5 设置材料 276
12.2.6 设置区域条件 278
12.2.7 边界条件 279
12.2.8 求解控制 283
12.2.9 初始条件 283
12.2.10 求解过程监视 284
12.2.11 计算求解 286
12.2.12 结果后处理 287
12.3 本章小结 288
第13章 多孔介质和气动噪声分析实例 289
13.1 催化转换器内多孔介质流动 289
13.1.1 案例介绍 289
13.1.2 启动Fluent并导入网格 290
13.1.3 定义求解器 291
13.1.4 定义湍流模型 291
13.1.5 设置材料 292
13.1.6 设置计算域 292
13.1.7 边界条件 293
13.1.8 求解控制 294
13.1.9 初始条件 295
13.1.10 求解过程监视 295
13.1.11 计算求解 296
13.1.12 结果后处理 296
13.2 圆柱外气动噪声模拟 300
13.2.1 案例介绍 300
13.2.2 启动Fluent并导入网格 300
13.2.3 定义求解器 301
13.2.4 定义湍流模型 302
13.2.5 设置材料 302
13.2.6 边界条件 303
13.2.7 求解控制 304
13.2.8 初始条件 304
13.2.9 求解过程监视 305
13.2.10 计算求解 306
13.2.11 定义声学模型 306
13.2.12 计算求解 307
13.2.13 结果后处理 307
13.3 本章小结 309
第14章 化学反应分析实例 310
14.1 多相流燃烧模拟 310
14.1.1 案例介绍 310
14.1.2 启动Fluent并导入网格 311
14.1.3 定义求解器 311
14.1.4 定义湍流模型 312
14.1.5 定义多相流模型 312
14.1.6 定义多组分模型 313
14.1.7 设置材料 313
14.1.8 导入UDF文件 319
14.1.9 边界条件 321
14.1.10 求解控制 322
14.1.11 初始条件 323
14.1.12 求解过程监视 323
14.1.13 计算求解 324
14.1.14 结果后处理 324
14.2 表面化学反应模拟 326
14.2.1 案例介绍 326
14.2.2 启动Fluent并导入网格 326
14.2.3 定义求解器 327
14.2.4 定义能量模型 328
14.2.5 定义多组分模型 328
14.2.6 设置材料 329
14.2.7 边界条件 332
14.2.8 求解控制 336
14.2.9 初始条件 336
14.2.10 求解过程监视 337
14.2.11 计算求解 337
14.2.12 结果后处理 337
14.3 本章小结 340
第15章 动网格分析实例 341
15.1 理论基础 341
15.1.1 基本思路 341
15.1.2 基本设置 342
15.2 阀门运动 343
15.2.1 案例介绍 344
15.2.2 启动Fluent并导入网格 344
15.2.3 定义求解器 345
15.2.4 定义模型 345
15.2.5 设置材料 346
15.2.6 边界条件 346
15.2.7 设置分界面 347
15.2.8 动网格设置 348
15.2.9 求解控制 350
15.2.10 初始条件 351
15.2.11 求解过程监视 351
15.2.12 计算求解 352
15.2.13 结果后处理 352
15.3 风力涡轮机分析1 353
15.3.1 案例介绍 353
15.3.2 启动Fluent并导入网格 354
15.3.3 定义求解器 354
15.3.4 定义模型 355
15.3.5 设置材料 355
15.3.6 边界条件 356
15.3.7 设置分界面 357
15.3.8 动网格设置 358
15.3.9 求解控制 359
15.3.10 初始条件 360
15.3.11 求解过程监视 360
15.3.12 计算结果输出设置 360
15.3.13 计算求解 361
15.3.14 结果后处理 361
15.4 风力涡轮机分析2 362
15.4.1 定义求解器 362
15.4.2 动网格设置 362
15.4.3 动画设置 364
15.4.4 计算求解 365
15.4.5 结果后处理 365
15.5 本章小结 365
第16章 Fluent在Workbench中的应用 366
16.1 圆管内气体的流动 366
16.1.1 案例介绍 366
16.1.2 启动Workbench并建立分析
项目 366
16.1.3 导入几何体 367
16.1.4 划分网格 368
16.1.5 定义模型 371
16.1.6 边界条件 371
16.1.7 求解控制 372
16.1.8 初始条件 372
16.1.9 求解过程监视 373
16.1.10 计算求解 373
16.1.11 结果后处理 373
16.1.12 保存与退出 375
16.2 三通内气体的流动 375
16.2.1 案例介绍 375
16.2.2 启动Workbench并建立分析
项目 376
16.2.3 导入几何体 376
16.2.4 划分网格 377
16.2.5 定义模型 380
16.2.6 边界条件 380
16.2.7 求解控制 381
16.2.8 初始条件 381
16.2.9 求解过程监视 382
16.2.10 计算求解 382
16.2.11 结果后处理 383
16.2.12 保存与退出 385
16.3 探头外空气流动 385
16.3.1 案例介绍 385
16.3.2 启动Workbench并建立分析
项目 385
16.3.3 导入几何体 386
16.3.4 划分网格 386
16.3.5 定义模型 388
16.3.6 边界条件 389
16.3.7 求解控制 389
16.3.8 初始条件 390
16.3.9 求解过程监视 390
16.3.10 计算求解 391
16.3.11 结果后处理 391
16.3.12 保存与退出 393
16.4 本章小结 393
参考文献 394
內容試閱
Fluent软件是目前国际上比较流行的商业CFD软件,只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题,都可以用Fluent进行求解。Fluent 19.0是目前ANSYS公司推出的最新版本。
Fluent具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能,在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面有着广泛的应用。例如,在石油天然气工业上的应用包括燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散聚集、多相流、管道流动等。
Fluent可计算的物理问题包括可压与不可压流体、耦合传热、热辐射、多相流、粒子输送过程、化学反应和燃烧问题,还拥有诸如气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大批复杂现象的使用模型。
一、本书特点
本书由从事多年Fluent工作的一线从业人员编写。在编写的过程中,不仅注重绘图技巧的介绍,还将重点讲解Fluent和工程实际的关系。本书主要有以下几个特色。
? 基础和实例讲解并重。本书既可作为Fluent初学者的学习教材,又可作为对Fluent有一定基础的用户制定工程问题分析方案、精通高级前后处理与求解技术的参考书。
? 内容详略得当。本书将编者10多年的CFD经验结合Fluent软件的各功能,从点到面,详细地讲解给读者。
? 信息量大。本书包含的内容全面,读者在学习的过程中不仅可以关注细节,还可以从整体出发,了解CFD的分析流程,需要关注包括什么内容、注意什么细节。
? 结构清晰。本书结构清晰、由浅入深,从结构上主要分为基础部分和案例部分两大类,在讲解基础知识的过程中穿插实例的讲解,在综合介绍的过程中同步回顾重点的基础知识。
二、本书内容
全书由浅入深地讲解Fluent仿真计算的各种功能,从几何建模到网格划分,从计算求解到结果后处理,详细地讲解Fluent进行流体模拟计算的工作流程和计算方法。
本书主要分为两部分,共16章。内容包括Fluent基础和案例讲解部分,其中基础知识包括第1~6章,案例部分包括第7~16章,具体章节安排如下:
第1章 流体力学与计算流体力学基础
第2章 Fluent软件简介
第3章 创建几何模型
第4章 生成网格
第5章 Fluent计算设置
第6章 计算结果后处理
第7章 稳态和非稳态模拟实例
第8章 内部流动分析实例
第9章 外部流动分析实例
第10章 多相流分析实例
第11章 离散相分析实例
第12章 传热流动分析实例
第13章 多孔介质和气动噪声分析实例
第14章 化学反应分析实例
第15章 动网格分析实例
第16章 Fluent在Workbench中的应用
三、视频教学和案例源文件
为了让广大读者更快捷地学习和使用本书,本书提供了视频教学和案例源文件。
本书配套资源提供的实例源文件可以使用Fluent打开,根据书中的介绍进行学习。下载配套资源请用微信扫描下述二维码:
如果下载有问题,请发送电子邮件至booksaga@126.com获得帮助,邮件标题为Fluent 19.0流体仿真从入门到精通配书资源。
四、读者对象
本书适合的读者对象如下:
? 从事流体计算的初学者
? 高等院校的教师和学生
? 相关培训机构的教师和学员
? Fluent爱好者
? 广大科研工作人员
五、本书作者
本书主要由刘斌编著,高飞、张迪妮、李战芬、张明明、凌桂龙、张亮亮、郭海霞、王芳、付文利、唐家鹏、乔建军、李昕、林晓阳、刘冰也参与了本书部分章节的编写。
六、读者服务
虽然编者在编写本书的过程中力求叙述准确、完善,但由于水平有限,书中欠妥之处在所难免,希望读者和同仁能够提出宝贵建议和意见。
为了方便解决本书疑难问题,读者朋友在学习过程中遇到与本书有关的技术问题时,可以发送邮件到电子邮箱comshu@126.com或3113088@qq.com,编者会尽快给予解答。
编 者
2019年3月

 

 

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