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第1章 流体力学基础1

1.1 流体力学基本概念2

1.1.1 连续介质的概念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 研究流体运动方法4

1.2 流体运动的基本概念5

1.2.1 层流流动与紊流流动5

1.2.2 有旋流动与无旋流动6

1.2.3 声速与马赫数6

1.2.4 膨胀波与激波7

1.3 附面层理论8

1.3.1 附面层概念及附面层厚度9

1.3.2 附面层微分方程9

1.4 流体运动及换热的多维方程组10

1.4.1 物质导数10

1.4.2 不同形式的N-S方程10

1.4.3 能量方程与导热方程13

1.5 湍流模型13

1.6 计算网格与边界条件17

1.6.1 计算网格17

1.6.2 边界条件17

第2章 流体流动分析软件概述19

2.1 CFD软件简介20

2.1.1 CFD软件结构20

2.1.2 CFD基本模型22

2.1.3 常用的CFD商用软件25

2.2 FLUENT软件介绍28

2.2.1 FLUENT系列软件介绍28

2.2.2 FLUENT的功能及特点30

2.3 FLUENT14.5软件包的安装以及运行33

2.3.1 FLUENT14.5软件包的安装33

2.3.2 FLUENT14.5软件包的运行34

2.4 FLUENT14.5的功能模块和分析过程35

2.4.1 FLUENT14.5的功能模块35

2.4.2 FLUENT14.5的分析过程37

第3章 FLUENT软件的操作使用40

3.1 FLUENT14.5的操作界面41

3.1.1 FLUENT14.5启动界面41

3.1.2 FLUENT14.5图形用户界面41

3.1.3 FLUENT14.5文本用户界面及Scheme表达式44

3.2 FLUENT14.5对网格的基本操作45

3.2.1 导入和检查网络46

3.2.2 显示和修改网格49

3.3 选择FLUENT14.5求解器及运行环境55

3.3.1 FLUENT14.5求解器的比较与选择55

3.3.2 FLUENT14.5计算模式的选择56

3.3.3 FLUENT14.5运行环境的选择57

3.3.4 FLUENT14.5的基本物理模型58

3.3.5 FLUENT14.5的材料定义64

3.4 设置FLUENT14.5的边界条件65

3.5 设置FLUENT14.5的求解参数81

第4章 网格生成软件GAMBIT84

4.1 GAMBIT的简介85

4.1.1 GAMBIT的功能及特点85

4.1.2 GAMBIT的操作界面86

4.2 GAMBIT的操作步骤89

4.2.1 建立几何模型89

4.2.2 划分网格92

4.2.3 定义边界94

4.2.4 GAMBIT与其他软件的联用96

4.3 GAMBIT的应用实例96

4.3.1 三维直通管内的湍流模型与网格划分96

4.3.2 二维轴对称喷嘴模型与网格划分99

4.3.3 三维V型管道模型与网格划分102

第5章 Tecplot软件使用入门105

5.1 Tecplot概述106

5.1.1 Tecplot软件的启动106

5.1.2 Tecplot的界面106

5.2 Tecplot绘图环境设置111

5.2.1 帧的创建和编辑111

5.2.2 网格和标尺的设定112

5.2.3 坐标系统112

5.3 Tecplot使用技巧113

5.3.1 XY曲线图显示113

5.3.2 二维视图显示115

5.3.3 三维视图显示119

5.4 Tecplot的数据格式121

5.4.1 Tecplot数据层次121

5.4.2 多数据区域122

5.4.3 数据区域中的数据结构123

5.5 Tecplot对FLUENT数据进行后处理123

5.5.1 Tecplot读取FLUENT文件数据123

5.5.2 Tecplot后处理实例——三维弯管水流速度场模拟125

第6章 FLUENT高级应用132

6.1 UDF概述133

6.1.1 UDF基础知识133

6.1.2 UDF能够解决的问题133

6.1.3 UDF宏134

6.1.4 UDF的预定义函数136

6.1.5 UDF的编写141

6.2 UDS基础知识141

6.3 并行计算144

6.3.1 开启并行求解器145

6.3.2 使用并行网络工作平台145

6.3.3 分割网格146

6.3.4 检测并提高并行性能150

第7章 二维流动和传热的数值模拟152

7.1 套管式换热器的流动和传热的模拟153

7.1.1 利用GAMBIT创建模型153

7.1.2 网格的划分155

7.1.3 边界条件和区域的设定156

7.1.4 网格的输出157

7.1.5 利用FLUENT求解器求解157

7.2 二维三通管内流体的流动分析165

7.2.1 利用GAMBIT创建模型166

7.2.2 网格的划分167

7.2.3 计算求解169

7.3 U形弯管内流体运动分析178

7.3.1 利用GAMBIT创建模型179

7.3.2 网格的划分180

7.3.3 计算求解181

第8章 三维流动和传热的数值模拟185

8.1 三维喷管流的数值模拟186

8.1.1 利用GAMBIT创建三维喷管模型186

8.1.2 划分网格193

8.1.3 边界条件和区域的设定195

8.1.4 输入网格文件196

8.1.5 利用FLUENT进行三维喷管流197

8.2 混合器流动和传热的数值模拟207

8.2.1 利用GAMBIT创建模型208

8.2.2 网格划分211

8.2.3 区域和边界条件的设置212

8.2.4 网格输出213

8.2.5 利用FLUENT求解器求解213

8.2.6 后处理222

8.3 三维流-固耦合散热模拟229

8.3.1 利用GAMBIT创建模型229

8.3.2 网格划分231

8.3.3 利用FLUENT求解器求解231

第9章 多相流模型241

9.1 FLUENT中的多相流模型242

9.1.1 VOF模型242

9.1.2 Mixture模型243

9.1.3 Eulerian模型244

9.2 明渠流动的VOF模型模拟实例244

9.2.1 利用GAMBIT创建几何模型245

9.2.2 利用GAMBIT划分网格248

9.2.3 利用GAMBIT初定边界249

9.2.4 网格的输出250

9.2.5 利用FLUENT求解器求解250

9.2.6 VOF模型的设定过程250

9.2.7 模型初始化258

9.2.8 设定观看录像259

9.2.9 保存Case和Data文件260

9.2.10 迭代计算260

9.2.11 FLUENT 14.5自带后处理261

9.3 水油混合物T形管流动模拟实例262

9.3.1 建立模型263

9.3.2 划分网格264

9.3.3 求解计算264

9.4 液相凝固温度模拟269

9.4.1 利用GAMBIT创建几何模型269

9.4.2 利用GAMBIT划分网格270

9.4.3 求解计算270

第10章 湍流分析274

10.1 湍流模型概述275

10.1.1 单方程（Spalart-Allmaras）模型275

10.1.2 标准k～ε模型276

10.1.3 重整化群（RNG）k～ε模型277

10.1.4 可实现k～ε模型277

10.1.5 Reynolds应力模型278

10.1.6 大涡模拟279

10.2 风绕柱形塔定常流动分析实例280

10.2.1 创建模型281

10.2.2 网格划分285

10.2.3 边界条件和区域的设定286

10.2.4 网格的输出287

10.2.5 利用FLUENT求解器求解287

10.3 风绕柱形塔非定常流动分析实例297

10.3.1 选择计算模型297

10.3.2 后处理301

第11章 可动区域中流动问题的模拟304

11.1 无旋转坐标系的三维旋转流动305

11.1.1 利用GAMBIT创建几何模型305

11.1.2 利用GAMBIT划分网格308

11.1.3 利用GAMBIT初定边界310

11.1.4 利用GAMBIT导出Mesh文件312

11.1.5 利用FLUENT 14.5导入Mesh文件312

11.1.6 计算模型的设定过程313

11.1.7 模型初始化319

11.1.8 迭代计算320

11.1.9 FLUENT 14.5自带后处理320

11.2 单一旋转坐标系中三维旋转流动323

11.2.1 利用FLUENT 14.5导入Case文件323

11.2.2 Ω=ω/2涡动模型的修改和计算324

11.2.3 Ω=ω涡动模型的修改和计算327

11.3 滑移网格实例分析——十字搅拌器流场模拟330

11.3.1 建立模型331

11.3.2 划分网格331

11.3.3 求解计算332

第12章 动网格模型的模拟337

12.1 动网格模型概述338

12.2 用动网格方法模拟隧道中两车相对行驶的流场340

12.2.1 利用GAMBIT创建几何模型340

12.2.2 利用GAMBIT划分网格341

12.2.3 利用GAMBIT初建边界条件342

12.2.4 利用GAMBIT导出Mesh文件343

12.2.5 利用FLUENT 14.5导入Mesh文件344

12.2.6 动网格计算模型的设定过程344

12.2.7 模型初始化347

12.2.8 迭代计算348

12.2.9 FLUENT 14.5自带后处理349

12.3 三维活塞在汽缸中的运动模拟实例350

12.3.1 建立模型351

12.3.2 网格的划分351

12.3.3 求解计算352

第13章 物质运输和有限速率化学反应模型模拟362

13.1 有限速率化学反应363

13.1.1 化学反应模型概述363

13.1.2 有限速率化学反应的设置367

13.1.3 PDF输运模型370

13.2 乙烷燃烧模拟实例372

13.2.1 利用GAMBIT创建模型373

13.2.2 网格的处理375

13.2.3 利用FLUENT求解器求解376

13.2.4 采用变比热容的解法385

13.2.5 后处理387