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| 內容簡介： |
本书全面介绍了FLUENT 19.0流场分析的各种功能和基本操作方法。全书共分为12章，分别介绍了流体力学基础、GAMBIT基础知识、FLUENT基础知识、Tecplot软件简介、二维流动和传热的数值模拟、三维流动和传热的数值模拟、湍流模型模拟、多相流模型模拟、滑移网格模型模拟、动网格模型模拟、组分传输与气体燃烧的模拟和UDF使用简介等知识。
全书实例丰富，讲解精辟。随书网盘包含全书所有实例的源文件和操作过程的讲解视频，可以帮助读者方便地学习本书。
本书适合用作科研院所流体力学研究人员、流体力学相关专业研究生及流体力学相关专业本科高年级学生的自学指导书或参考用书。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章流体力学基础1
1.1流体力学基本概念2
1.1.1连续介质模型2
1.1.2流体的基本性质2
1.1.3作用在流体上的力4
1.1.4流动分析基础4
1.2流体运动的基本概念5
1.3流体流动及传热的基本控制方程8
1.4边界层理论11
第2章GAMBIT基础知识13
2.1CFD软件概述14
2.2FLUENT软件包概述17
2.3计算网络19
2.3.1网格类型20
2.3.2网格类型的选择22
2.3.3网格质量22
2.4GAMBIT功能简介23
2.4.1GAMBIT的特点24
2.4.2GAMBIT的基本操作步骤24
2.4.3GAMBIT的启动界面25
2.4.4GAMBIT的用户操作界面26
2.5GAMBIT的操作步骤30
2.5.1建立几何模型30
2.5.2划分网格33
2.5.3定义边界35
2.5.4GAMBIT与其他软件的联用38
2.6GAMBIT应用实例38
2.6.1二维搅拌模型与网格划分38
2.6.2二维轴对称喷嘴模型与网格划分41
2.6.3三管相贯模型与网格划分44
2.6.4三维V型管道模型与网格划分49
第3章FLUENT基础知识52
3.1FLUENT 19.0的操作界面53
3.1.1FLUENT 19.0启动界面53
3.1.2FLUENT 19.0图形用户界面53
3.1.3FLUENT 19.0文本用户界面及Scheme表达式54
3.1.4FLUENT 19.0文件读写56
3.2FLUENT 19.0操作介绍58
3.2.1FLUENT 19.0对网格的基本操作58
3.2.2FLUENT 19.0基本计算模型61
3.2.3FLUENT 19.0求解器选择61
3.2.4选择FLUENT 19.0的运行环境63
3.3FLUENT 19.0求解器功能简介64
3.3.1FLUENT 19.0求解步骤64
3.3.2FLUENT 19.0的材料定义64
3.3.3FLUENT 19.0的湍流模型67
3.3.4FLUENT 19.0边界条件73
3.3.5设置FLUENT 19.0求解参数81
3.4三维机头温度场的数值模拟实例83
3.4.1利用GAMBIT创建模型84
3.4.2实体网格的划分87
3.4.3边界条件和区域的设定88
3.4.4网格输出89
3.4.5利用FLUENT求解器求解89
3.4.6后处理96
第4章TECPLOT软件简介101
4.1TECPLOT概述102
4.1.1Tecplot软件菜单介绍102
4.1.2Tecplot软件边框工具栏选项的介绍104
4.1.32D图形的编辑104
4.1.43D图形的编辑110
4.2三维弯管水流速度场模拟114
4.2.1实例概述114
4.2.2模型的建立114
4.2.3网格的划分116
4.2.4求解计算116
4.2.5Tecplot后处理122
第5章二维流动和传热的数值模拟124
5.1二维瞬间闸门倾洪流动模拟125
5.1.1利用GAMBIT创建模型125
5.1.2网格的划分125
5.1.3求解计算126
5.2喷嘴内气体流动分析132
5.2.1利用GAMBIT创建模型133
5.2.2网格的划分134
5.2.3求解计算134
5.3套管式换热器的流动和传热的模拟141
5.3.1利用GAMBIT创建模型141
5.3.2网格的划分142
5.3.3边界条件和区域的设定144
5.3.4网格的输出145
5.3.5利用FLUENT求解器求解145
5.4轴对称孔板流量计的流动模拟154
5.4.1利用GAMBIT创建模型155
5.4.2网格的划分156
5.4.3边界条件和区域的设定157
5.4.4网格的输出159
5.4.5利用FLUENT求解器求解159
5.5二维自然对流传热问题的分析168
5.5.1利用GAMBIT创建模型169
5.5.2网格的划分170
5.5.3求解计算171
第6章三维流动和传热的数值模拟179
6.1混合器流动和传热的数值模拟180
6.1.1利用GAMBIT创建模型180
6.1.2网格划分183
6.1.3区域和边界条件的设置184
6.1.4网格输出185
6.1.5利用FLUENT求解器求解185
6.1.6后处理195
6.2三维弯管流动的模拟202
6.2.1利用GAMBIT创建模型202
6.2.2划分实体网格208
6.2.3边界条件和区域的设定210
6.2.4网格输出210
6.2.5利用FLUENT求解器求解210
6.2.6后处理217
6.3三维室内温度传热模拟221
6.3.1利用GAMBIT创建模型221
6.3.2网格的划分222
6.3.3求解计算223
6.4三维喷管流动与传热的耦合求解229
6.4.1利用GAMBIT读入三维物理模型229
6.4.2利用GAMBIT划分网格230
6.4.3设定区域属性与边界条件232
6.4.4输出网格文件235
6.4.5利用FLUENT进行流动与传热的耦合求解235
6.4.6后处理251
第7章湍流模型模拟254
7.1湍流模型概述255
7.1.1单方程模型255
7.1.2标准k-ε模型256
7.1.3重整化群k-ε模型256
7.1.4可实现k-ε模型257
7.1.5雷诺应力模型258
7.1.6大涡模拟260
7.2湍流模型的设置260
7.3湍流模型实例——瀑布流过圆柱形石块时的流场262
7.3.1建立模型262
7.3.2网格的划分264
7.3.3求解计算265
第8章多相流模型模拟274
8.1FLUENT中的多相流模型275
8.1.1VOF模型275
8.1.2混合模型275
8.1.3欧拉模型276
8.2通用多相流模型的选择与使用277
8.2.1通用多相流模型的选择277
8.2.2通用多相流模型的设置277
8.2.3一般多相流问题的求解策略278
8.3二维喷射流场模拟实例279
8.3.1建立模型279
8.3.2划分网格280
8.3.3求解计算280
8.4低气相容积率的气泡流混合模型模拟287
8.4.1利用GAMBIT创建几何模型288
8.4.2利用GAMBIT划分网格290
8.4.3利用GAMBIT初定边界291
8.4.4利用GAMBIT导出Mesh文件292
8.4.5利用FLUENT 19.0导入Mesh文件292
8.4.6混合模型的设定过程292
8.4.7模型初始化299
8.4.8迭代计算299
8.4.9FLUENT 19.0自带后处理300
8.5水油混合物T形管流动模拟实例301
8.5.1建立模型301
8.5.2划分网格302
8.5.3求解计算302
8.6套管内气液两相流动模拟306
8.6.1利用GAMBIT创建几何模型306
8.6.2利用GAMBIT划分网格308
8.6.3求解计算309
第9章滑移网格模型模拟316
9.1滑移网格模型概述317
9.2滑移网格的设置318
9.3用MRF法模拟二维离心泵的流场319
9.3.1利用GAMBIT创建几何模型320
9.3.2利用GAMBIT划分网格328
9.3.3利用GAMBIT初建边界条件329
9.3.4利用GAMBIT导出Mesh文件332
9.3.5利用FLUENT 19.0导入Mesh文件332
9.3.6计算模型的设定过程332
9.3.7模型初始化338
9.3.8迭代计算339
9.3.9FLUENT 19.0自带后处理339
第10章动网格模型模拟342
10.1动网格模型概述343
10.2动网格的设置344
10.2.1动网格参数的设置345
10.2.2动网格运动方式的定义346
10.2.3动网格预览347
10.3二维实体入水模拟实例348
10.3.1建立模型348
10.3.2划分网格350
10.3.3求解计算350
10.4活塞在气缸中运动模拟实例357
10.4.1利用FLUENT求解动网格问题357
10.4.2计算结果后处理362
第11章组分传输与气体燃烧的模拟364
11.1燃烧模型365
11.1.1燃烧模型概述365
11.1.2燃烧模型的计算方式366
11.1.3燃烧模拟的设置369
11.2氢气燃烧反应实例370
11.2.1气体燃烧温度场模拟370
11.2.2废气排放组分浓度模拟377
第12章UDF使用简介383
12.1UDF基础384
12.1.1UDF概述384
12.1.2FLUENT网格拓扑384
12.1.3FLUENT数据类型385
12.2UDF宏386
12.2.1UDF中访问FLUENT变量的宏386
12.2.2UDF实用工具宏391
12.2.3常用DEFINE宏401
12.3UDF的解释和编译404
12.3.1UDF的解释404
12.3.2UDF的编译405
12.3.3在FLUENT中激活UDF405
12.4UDF应用实例——管道流动凝固过程408
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| 內容試閱：
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前言
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是20世纪60年代起伴随计算机技术迅速崛起的一门新型独立学科。它建立在流体动力学以及数值计算方法的基础上，以研究物理问题为目的，通过计算机数值计算和图像显示方法，在时间和空间上定量地描述流场数值解。
经过半个世纪的迅猛发展，各种CFD通用性软件包陆续出现，成为解决各种流体流动与传热问题的强有力的工具，并作为一种商品化软件为工业界广泛接受。随着其性能日趋完善以及应用范围的不断扩大，如今CFD技术早已超越了传统的流体机械与流体工程等应用范畴，成功应用于航空、航运、海洋、环境、水利、食品、化工、核能、冶金、建筑等各种科学技术领域。
试验研究、理论分析方法和数值模拟是研究流体运动规律的三种基本方法，它们的发展是相互依赖、相互促进的。计算流体力学的兴起促进了流体力学的发展，改变了流体力学研究工作的状况。很多原来认为很难解决的问题，如超声速、高超声速钝体绕流、分离流以及湍流问题等，都有了不同程度的发展，而且将为流体力学研究工作提供新的前景。
计算流体力学的兴起促进了试验研究和理论分析方法的发展，为简化流动模型的创建提供了更多的依据，使很多分析方法得到了发展和完善。然而，更重要的是计算流体力学采用它独有的、新的研究方法——数值模拟方法，研究流体运动的基本物理特性，其特点如下：
（1）给出流体运动区域内的离散解，而不是解析解，这区别于一般理论分析方法。
（2）它的发展与计算机技术的发展直接相关。这是因为可以模拟的流体运动的复杂程度、解决问题的广度，都与计算机速度、内存容量等直接相关。
（3）若物理问题的数学提法（包括数学方程及其相应的边界条件）是正确的，则可在较广泛的流动参数（如马赫数、雷诺数、气体性质、模型尺度等）范围内研究流体力学问题，且能给出流场参数的定量结果。
以上这些是风洞试验和理论分析难以做到的。然而，要创建正确的数学方程还必须与试验研究相结合。另外，严格的稳定性分析、误差估计和收敛性理论的发展还跟不上数值模拟的进展，所以在计算流体力学中，仍必须依靠一些较简单的、线性化的、与原问题有密切关系的模型方程的严格数学分析，给出所求解问题数值解的理论依据。依靠数值试验、地面试验和物理特性分析，验证计算方法的可靠性，从而进一步改进计算方法。
FLUENT是通用CFD软件包，从1975年在谢菲尔德大学开发出Tempest（FLUENT的原形）到1988年FLUENT Inc.成立，再到2006年被ANSYS公司收购，其间FLUENT收购了同领域竞争的FDI公司和POLYFLOW公司，使其功能不断得到扩充和发展。
FLUENT用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
FLUENT的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发。针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。基于上述思想，FLUENT开发了适用于各个领域的流动模拟软件，这些软件能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其他复杂的物理现象，软件之间采用了统一的网格生成技术及共同的图形界面，而各软件之间的区别仅在于应用的工业背景不同，因此大大方便了用户。
FLUENT同传统的CFD计算方法相比，具有以下优点：
（1）稳定性好。FLUENT经过大量算例考核，同试验符合较好。
（2）适用范围广。FLUENT含有多种传热燃烧模型及多相流模型，可应用于从可压到不可压、从低速到高超声速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混合等几乎所有与流体相关的领域
（3）精度提高。可达二阶精度。
本书全面介绍了FLUENT 19.0流场分析的各种功能和基本操作方法。全书共分为12章，分别介绍了流体力学基础、GAMBIT基础知识、FLUENT基础知识、Tecplot软件、二维流动和传热的数值模拟、三维流动和传热的数值模拟、湍流模型模拟、多相流模型模拟、滑移网格模型模拟、动网格模型模拟、组分传输与气体燃烧的模拟和UDF使用简介等知识。
全书实例丰富，讲解精辟。随书电子资料包含全书所有实例的源文件和操作过程的讲解视频，可以帮助读者方便地学习本书。读者可以登录百度网盘下载，链接：https：pan.baidu.coms1A5CzxVfCxdj0c5DgqmZTWw 密码：cg6y，（读者如果没有百度网盘，需要先注册一个才能下载）。
本书主要由陆军工程大学石家庄校区的崔平老师以及石家庄三维书屋文化传播公司的康士廷老师和胡仁喜老师主要编写，其中崔平执笔编写了第1～8章，康士廷执笔编写了第9～10章，胡仁喜执笔编写了第11～12章。另外，参加编写的还有李鹏、周冰、董伟、李瑞、王敏、张俊生、王玮、孟培、王艳池、阳平华、袁涛、闫聪聪、王培合、路纯红、王义发、王玉秋、杨雪静、卢园、王渊峰、王兵学、孙立明、甘勤涛、李兵、徐声杰、李亚莉等。由于编者水平有限，写作时间仓促，书中难免有不妥、疏漏之处，竭诚欢迎广大读者加入学习交流QQ群（540685255）或者登陆网站www.sjzswsw.com或发电子邮件到编者信箱714491436@qq.com，对本书提出批评和建议，以便作进一步修改和补充。
编者
2019.7
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