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Tecplot入门与技巧
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3秒自动关闭窗口FLUENT&14.5流场分析从入门到精通
图书类别：计算机/CAD CAM CAE
书名：FLUENT 14.5流场分析从入门到精通
丛书名：ANSYS工程应用系列丛书
书号：978-7-111-47123-3
作者：余华兵 康士廷 胡仁喜 等编著
出版日期：2014年9月
页数：372页
字数：560千字
定价：59.00元
全面完整的知识体系
深入浅出的理论阐述
循序渐进的分析讲解
实用典型的实例引导
内容简介：
&本书全面介绍了FLUENT
14.5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使用等知识。
全书实例丰富，讲解精辟。随书光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、流体力学相关专业硕博士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。
图书在版编目（CIP）数据：
FLUENT 14.5流场分析从入门到精通/胡仁喜等编著.—北京：
机械工业出版社，2014.5
ISBN 978-7-111-47123-3
Ⅰ．① F…&& Ⅱ．①胡…&
Ⅲ．①流体力学—工程力学—
计算机仿真—应用软件& Ⅳ.①TB126-39
中国版本图书馆CIP数据核字(2014)第134179号
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称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的描述流场数值解。
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
技术早己超越了传统的流体机械与流体工程等应用范畴，成功应用于如航空、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。
实验研究、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实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。这是因为可能模拟的流体运动的复杂程度、解决问题的广度和能模拟的流体运动的复杂程度，都与计算机速度、内存等直接相关。
（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。
以上这些是风洞实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实验研究相结合。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。依靠数值实验、地面实验和物理特性分析，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（UK）开发出tempest（fluent的原形）到1988年fluent
Inc.成立，再到到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、化学反应和其它复杂的物理现象，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，具有以下的优点：
1．稳定性好，FLUENT经过大量算例考核，同实验符合较好
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、从低速到高超音速、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
14.5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使用等知识。
全书实例丰富，讲解精辟。随书光盘包含全书所有实例的源文件和操作过程录音讲解视频动画，可以帮助读者方便的学习本书。
本书由余华兵、胡仁喜和康士廷主要编写。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、张日晶、卢园、万金环、王渊峰、王兵学等。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，竭诚欢迎广大读者登陆网站或发电子邮件到编者信箱，对本书提出批评和建议，以便做进一步修改和补充。
&&& 2013年12月
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&10
第2章& GAMBIT基础知识&12
2.1& CFD软件概述&13
2.2& FLUENT软件包概述&16
2.3& 计算网络&18
2.3.1& 网格类型&19
2.3.2& 网格类型的选择&21
2.3.3& 网格质量&21
2.4& GAMBIT功能简介&22
2.4.1& GAMBIT的特点&23
2.4.2& GAMBIT的基本操作步骤&23
2.4.3& GAMBIT的启动界面&24
2.4.4& GAMBIT的用户操作界面&25
2.4.5& 二维搅拌模型与网格划分&29
2.4.6& 三维气体吸收塔模型与网格划分&33
2.4.7& 三管相贯模型与网格划分&37
第3章& FLUENT软件的操作使用&43
3.1& FLUENT14.5求解器功能简介&44
3.1.1& FLUENT 14.5求解步骤&44
3.1.2& FLUENT 14.5启动界面&44
3.1.3& FLUENT 14.5图形用户界面&45
3.1.4& FLUENT 14.5文件读写&46
3.1.5& FLUENT
14.5对网格的基本操作&49
3.1.6& FLUENT 14.5基本计算模型&53
3.1.7& FLUENT 14.5求解器选择&53
3.1.8& 选择FLUENT
14.5的运行环境&54
3.1.9& FLUENT 14.5的材料定义&55
3.1.10& FLUENT 14.5的湍流模型&58
3.1.11& FLUENT 14.5边界条件&65
3.1.12& 设置FLUENT
14.5求解参数&73
3.2& 三维机头温度场的数值模拟实例&75
3.2.1& 利用GAMBIT创建模型&76
3.2.2& 实体网格的划分&80
3.2.3& 边界条件和区域的设定&80
3.2.4& 网格输出&81
3.2.5& 利用FLUENT求解器求解&82
3.2.6& 后处理&87
第4章& Tecplot软件简介&90
4.1& Tecplot概述&91
4.1.1& Tecplot软件菜单介绍&91
Tecplot软件边框工具栏选项的介绍&93
4.1.3& 2D图形的编辑&93
4.1.4& 3D图形的编辑&99
Tecplot后处理实例——三维弯管水流速度场模拟&104
4.2.1& 实例概述&104
4.2.2& 模型的建立&104
4.2.3& 网格的划分&106
4.2.4& 求解计算&106
4.2.5& Tecplot后处理&108
第5章& 二维流动和传热的数值模拟&110
5.1& 轴对称孔板流量计的流动模拟&111
5.1.1& 利用GAMBIT创建模型&111
5.1.2& 网格的划分&112
5.1.3& 边界条件和区域的设定&114
5.1.4& 网格的输出&115
5.1.5& 利用FLUENT求解器求解&115
5.2& 二维自然对流传热问题的分析&122
5.2.1& 利用GAMBIT创建模型&122
5.2.2& 网格的划分&123
5.2.3& 求解计算&124
5.3& 喷嘴内气体流动分析&128
5.3.1& 利用GAMBIT创建模型&128
5.3.2& 网格的划分&129
5.3.3& 求解计算&130
5.4& 二维瞬间闸门倾洪流动模拟&133
5.4.1& 利用GAMBIT创建模型&133
5.4.2& 网格的划分&134
5.4.3& 求解计算&134
第6章& 三维流动和传热的数值模拟&138
6.1& 三维弯管流动的模拟&139
6.1.1& 利用GAMBIT创建模型&139
6.1.2& 划分实体网格&146
6.1.3& 边界条件和区域的设定&148
6.1.4& 网格输出&148
6.1.5& 利用FLUENT求解器求解&148
6.1.6& 后处理&154
6.2& 三维室内温度传热模拟&156
6.2.1& 利用GAMBIT创建模型&157
6.2.2& 网格的划分&158
6.2.3& 求解计算&159
6.3& 三维喷管流动与传热的耦合求解&163
6.3.1& 利用GAMBIT读入三维物理模型&164
6.3.2& 利用GAMBIT划分网格&165
6.3.3& 设定区域属性与边界条件&166
6.3.4& 输出网格文件&168
利用FLUENT进行流动与换热的耦合求解&168
6.3.6& 后处理&179
6.4 周期性三维流动与传热模拟&181
6.4.1& 利用GAMBIT创建几何模型&182
6.4.2& 利用GAMBIT划分网格&188
6.4.3& 利用GAMBIT初定边界&189
6.4.4& 利用GAMBIT导出Mesh文件&192
6.4.5& 利用FLUENT
14.5导入Mesh文件&192
6.4.6& 周期边界计算模型的设定过程&192
6.4.7& FLUENT 14.5自带后处理&200
第7章& 湍流模型模拟&204
7.1& 湍流模型概述&205
7.1.1& 单方程模型&205
7.1.2& 标准k~ε模型&206
7.1.3& 重整化群k~ε模型&207
7.1.4& 可实现k~ε模型&207
7.1.5& 雷诺应力模型&209
7.1.6& 大涡模拟&210
7.2& 湍流模型的设置&210
湍流模型实例——瀑布流过圆柱形石块时的流场&212
7.3.1& 建立模型&212
7.3.2& 网格的划分&214
7.3.3& 求解计算&215
第8章& 多相流模型模拟&223
8.1& FLUENT中的多相流模型&224
8.1.1& VOF模型&224
8.1.2& 混合模型&224
8.1.3& 欧拉模型&225
8.2& 通用多相流模型的选择与使用&226
8.2.1& 通用多相流模型的选择&226
8.2.2& 通用多相流模型的设置&226
8.2.3& 一般多相流问题的求解策略&228
8.3& 二维喷射流场模拟实例&228
8.3.1& 建立模型&229
8.3.2& 划分网格&229
8.3.3& 求解计算&230
8.4& 低气相容积率的气泡流混合模型模拟&236
8.4.1& 利用GAMBIT创建几何模型&236
8.4.2& 利用GAMBIT划分网格&239
8.4.3& 利用GAMBIT初定边界&240
8.4.4& 利用GAMBIT导出Mesh文件&240
8.4.5& 利用FLUENT
14.5导入Mesh文件&241
8.4.6& 混合模型的设定过程&241
8.4.7& 模型初始化&246
8.4.8& 迭代计算&247
8.4.9& FLUENT 14.5自带后处理&247
8.5& 套管内气液两相流动模拟&249
8.5.1& 利用GAMBIT创建几何模型&249
8.5.2& 利用GAMBIT划分网格&252
8.5.3& 求解计算&252
第9章& 滑移网格模型模拟&258
9.1& 滑移网格模型概述&259
9.2& 滑移网格的设置&260
9.3& 用MRF法模拟二维离心泵的流场&261
9.3.1& 利用GAMBIT创建几何模型&262
9.3.2& 利用GAMBIT划分网格&272
9.3.3& 利用GAMBIT初建边界条件&273
9.3.4& 利用GAMBIT导出Mesh文件&275
9.3.5& 利用FLUENT
14.5导入Mesh文件&275
9.3.6& 计算模型的设定过程&276
9.3.7& 模型初始化&281
9.3.8& 迭代计算&282
9.3.9& FLUENT 14.5自带后处理&282
9.4& 用滑动网格法模拟二维离心泵的流场&284
9.4.1& 利用FLUENT
14.5导入Case文件&285
9.4.2& 滑动网格模型的修改与设定&285
9.4.3& 设定观看录像&286
9.4.4& 迭代计算&287
9.4.5& FLUENT 14.5自带后处理&289
第10章& 动网格模型模拟&291
10.1& 动网格模型概述&292
10.2& 动网格的设置&293
10.2.1& 动网格参数的设置&294
10.2.2& 动网格运动方式的定义&295
10.2.3& 动网格预览&296
10.3& 二维实体入水模拟实例&297
10.3.1 建立模型&297
10.3.2 划分网格&298
10.3.3 求解计算&299
10.4& 活塞在气缸中运动模拟实例&303
10.4.1& 利用FLUENT求解动网格问题&304
10.4.2& 计算结果后处理&309
第11章& 组分传输与气体燃烧的模拟&312
11.1& 燃烧模型&313
11.1.1& 燃烧模型概述&313
11.1.2& 燃烧模型的计算方式&314
11.1.3& 燃烧模拟的设置&316
11.2& 氢气燃烧反应实例&318
11.2.1& 气体燃烧温度场模拟&318
11.2.2& 废气排放组分浓度模拟&324
第12章& UDF使用简介&330
12.1& UDF基础&331
12.1.1& UDF概述&331
12.1.2& FLUENT网格拓扑&331
12.1.3& FLUENT数据类型&332
12.2& UDF宏&333
UDF中访问FLUENT变量的宏&333
12.2.2& UDF实用工具宏&338
12.2.3& 常用DEFINE宏&348
12.3& UDF的解释和编译&351
12.3.1& UDF的解释&351
12.3.2& UDF的编译&352
12.3.3& 在FLUENT中激活UDF&352
12.4& UDF应用实例——管道流动凝固过程&354
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