FLUENT 15.0流场分析实战指南
作者： 朱红钧 编著
出版时间：2015年版
内容简介
流动传热问题普遍存在于实际工程和生活中，涉及流体机械设计、航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、半导体设计等诸多工程领域。由于流动传热问题的非线性和复杂多维性，理论流体力学在近几十年来没有显著的突破。另外，有些流动问题开展实验研究的成本高、风险大，也制约了问题的深入探究。随着计算机技术的高速发展，计算流体力学迅速成为国际上一个强有力的研究领域，成为了进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术。作为计算流体力学通用商业软件的杰出代表，FLUENT已经更新至15.0版本。为了帮助读者迅速掌握计算流体力学的分析思路和熟悉FLUENT最新版本的功能，《FLUENT 15.0流场分析实战指南》介绍FLUENT 15.0各个模型及使用方法，以及与FLUENT 15.0衔接的前后处理方法。全书以“功能讲解+实例演练+视频讲解”的方式，通过大量实例全面介绍FLUENT各功能模型的使用方法与步骤，同时尽可能地展现不同的前后处理工具与FLUENT 15.0的有机配合。《FLUENT 15.0流场分析实战指南》可作为海洋、土木、建筑、水利、石油、储运、机械、自动化、过程装备等领域研究人员、教师、研究生和高年级本/专科生的学习指南，也可作为FLUENT 15.0自学者学习几何建模与网格划分的教学参考书，还可作为高等院校教育、培训机构开展CFD数值仿真教育的培训指导书。
目录
第1章 概述 1
1．1 CFD基础 1
1．1．1 CFD的基本方程 1
1．1．2 CFD的数值解法 4
1．1．3 CFD的求解流程 20
1．1．4 CFD商业软件 20
1．2 FLUENT 15．0概述 22
1．2．1 FLUENT 15．0的特性 22
1．2．2 FLUENT 15．0的操作界面 23
1．2．3 FLUENT 15．0的计算模型 28
1．2．4 FLUENT 15．0的基本操作 34
1．2．5 FLUENT 15．0基础实例演示 43
1．3 小结 52
第2章 FLUENT 15．0前后处理 53
2．1 Gambit 2．4．6的应用 54
2．1．1 Gambit 2．4．6基本界面 54
2．1．2 Gambit 2．4．6几何建模 56
2．1．3 Gambit 2．4．6网格划分 59
2．1．4 Gambit 2．4．6基础实例演示 61
2．2 ICEM CFD 15．0的应用 67
2．2．1 ICEM CFD 15．0基本界面 67
2．2．2 ICEM CFD 15．0几何建模 68
2．2．3 ICEM CFD 15．0网格划分 69
2．2．4 ICEM CFD 15．0基础实例演示 70
2．3 Meshing 15．0的应用 74
2．3．1 Meshing 15．0平台界面 74
2．3．2 Meshing 15．0基础实例演示 81
2．4 FLUENT 15．0内置后处理 89
2．4．1 图形显示 90
2．4．2 曲线绘制 94
2．4．3 报告分析 95
2．4．4 数据输出 96
2．5 CFD-Post 15．0通用后处理 97
2．5．1 图形绘制 97
2．5．2 曲线绘制 99
2．5．3 报告制作 99
2．6 Tecplot后处理 100
2．6．1 数据输入 100
2．6．2 图形显示 101
2．7 本章小结 107
第3章 湍流模型 108
3．1 模型介绍 108
3．1．1 S-A模型 109
3．1．2 k-ε模型 110
3．1．3 RSM模型 112
3．1．4 LES模型 113
3．2 湍流模型设置 114
3．3 后台阶流动模拟 116
3．3．1 实例描述与思路分析 116
3．3．2 几何建模 116
3．3．3 流场网格划分 119
3．3．4 FLUENT求解设置 120
3．3．5 结果后处理及分析 124
3．3．6 不同模型的对比计算与分析 125
3．4 海底管道绕流模拟 127
3．4．1 实例描述与思路分析 127
3．4．2 几何建模 128
3．4．3 网格划分 130
3．4．4 FLUENT求解设置 132
3．4．5 结果后处理与分析 137
3．5 本章小结 138
第4章 传热模型 139
4．1 模型介绍 139
4．1．1 热传导 140
4．1．2 热对流 141
4．1．3 热辐射 142
4．1．4 传热模型的应用领域 145
4．2 地下室的通风换热模拟 146
4．2．1 案例简介和思路分析 146
4．2．2 几何建模 147
4．2．3 网格划分 151
4．2．4 FLUENT求解设置 152
4．2．5 结果后处理与分析 160
4．3 外掠平板的对流换热模拟 166
4．3．1 案例简介与思路分析 166
4．3．2 几何建模 167
4．3．3 网格划分 167
4．3．4 FLUENT求解设置 169
4．3．5 结果后处理与分析 173
4．4 本章小结 178
第5章 欧拉多相流模型 179
5．1 模型选择 179
5．2 VOF模型 180
5．3 Mixture模型 181
5．4 Euler模型 182
5．5 水槽内推板造波模拟 183
5．5．1 案例简介与思路分析 183
5．5．2 几何建模 184
5．5．3 网格划分 185
5．5．4 FLUENT求解设置 186
5．5．5 结果后处理与分析 194
5．6 孔口自由出流模拟 197
5．6．1 实例描述与思路分析 197
5．6．2 几何建模 198
5．6．3 网格划分 200
5．6．4 FLUENT求解设置 202
5．6．5 结果后处理与分析 205
5．7 空化数值模拟 207
5．7．1 实例描述与思路分析 207
5．7．2 几何建模 208
5．7．3 网格划分 210
5．7．4 FLUENT求解设置 211
5．7．5 结果后处理与分析 215
5．8 磨料射流固液两相流模拟 216
5．8．1 实例描述与思路分析 216
5．8．2 几何建模 217
5．8．3 网格划分 219
5．8．4 FLUENT求解设置 221
5．8．5 结果后处理与分析 226
5．9 本章小结 227
第6章 组分输运与化学反应模型 228
6．1 模型介绍 228
6．2 硫化氢在空气中的扩散过程模拟 233
6．2．1 案例简介与思路分析 233
6．2．2 几何建模 235
6．2．3 网格划分 236
6．2．4 FLUENT求解设置 238
6．2．5 结果后处理与分析 245
6．3 氮气置换过程模拟 246
6．3．1 案例简介与思路分析 246
6．3．2 几何建模 247
6．3．3 网格划分 248
6．3．4 FLUENT求解设置 250
6．3．5 结果后处理与分析 256
6．4 预混气体化学反应的模拟 260
6．4．1 案例简介与思路分析 260
6．4．2 几何建模 261
6．4．3 网格划分 262
6．4．4 FLUENT求解设置 263
6．4．5 结果后处理与分析 271
6．5 本章小结 272
第7章 凝固与融化模型 273
7．1 凝固与融化模型介绍 273
7．1．1 凝固与融化模型基础理论 273
7．1．2 凝固与融化的模型设置 274
7．2 冰块融化模拟 275
7．2．1 案例简介与思路分析 275
7．2．2 几何建模 276
7．2．3 流场网格划分 278
7．2．4 FLUENT求解设置 280
7．2．5 结果后处理及分析 286
7．3 本章小结 287
第8章 离散相模型 288
8．1 DPM模型介绍 288
8．1．1 离散相轨道计算 289
8．1．2 DPM模型初始条件设置 290
8．1．3 DPM模型边界条件设置 292
8．2 直管内球形颗粒的运移轨迹模拟 292
8．2．1 几何建模 293
8．2．2 网格划分 295
8．2．3 FLUENT求解设置 296
8．2．4 结果处理与分析 301
8．3 弯管气流携沙冲蚀模拟 302
8．3．1 几何建模 304
8．3．2 网格划分 305
8．3．3 FLUENT求解设置 306
8．3．4 结果处理与分析 310
8．4 本章小结 312
第9章 噪声模型 313
9．1 噪声模型介绍 313
9．1．1 直接模拟模型(CAA模型) 313
9．1．2 噪声比拟模型(FW—H模型) 314
9．1．3 宽频噪声模型 314
9．1．4 噪声模型设置 315
9．2 电线气动噪声分析 317
9．2．1 案例简介与思路分析 317
9．2．2 几何建模 318
9．2．3 流场网格划分 320
9．2．4 FLUENT求解设置 322
9．2．5 结果分析与后处理 327
9．3 本章小结 332
第10章 动网格模型 333
10．1 模型介绍 333
10．1．1 守恒型动网格流场计算方程 334
10．1．2 动网格模型的兼容性 335
10．2 体网格再生方法 336
10．2．1 铺层法简介 337
10．2．2 弹性光顺法简介 338
10．2．3 局部重构法简介 340
10．2．4 动网格控制参数 341
10．3 叶轮搅拌器内旋转流场模拟 348
10．3．1 实例描述与思路分析 348
10．3．2 几何建模 349
10．3．3 网格划分 353
10．3．4 FLUENT求解设置 355
10．3．5 结果分析 359
10．4 落物入水过程模拟 359
10．4．1 实例描述与思路分析 359
10．4．2 几何建模 361
10．4．3 网格划分 364
10．4．4 FLUENT求解设置 365
10．4．5 结果后处理与分析 372
10．5 本章小结 374
第11章 多孔介质模型 375
11．1 模型介绍 375
11．1．1 基于表观速度的多孔介质动量方程 376
11．1．2 Darcy黏性阻力项 376
11．1．3 惯性损失项 377
11．1．4 黏性阻力系数和惯性阻力系数 377
11．1．5 多孔介质模型面板 379
11．2 地层流体的渗透模拟 380
11．2．1 案例介绍与思路分析 380
11．2．2 几何建模 381
11．2．3 流场网格划分 386
11．2．4 FLUENT求解设置 389
11．2．5 结果后处理与分析 395
11．3 本章小结 399
第12章 UDF的应用 400
12．1 UDF基础 400
12．1．1 UDF概述 401
12．1．2 FLUENT的数据类型 401
12．2 UDF宏 402
12．2．1 访问FLUENT变量的预定义宏 402
12．2．2 实用工具宏 407
12．2．3 常用DEFINE宏 417
12．3 UDF的解释与编译 420
12．3．1 UDF的解释 420
12．3．2 UDF的编译 421
12．4 液体的蒸发相变模拟 421
12．4．1 实例描述与思路分析 421
12．4．2 几何建模 423
12．4．3 网格划分 425
12．4．4 FLUENT求解设置 426
12．4．5 结果后处理与分析 433
12．5 剪切流越坝模拟 435
12．5．1 实例描述与思路分析 435
12．5．2 几何建模 436
12．5．3 网格划分 439
12．5．4 FLUENT求解设置 441
12．5．5 结果后处理与分析 446
12．6 本章小结 446
第13章 耦合模拟 447
13．1 耦合分析基础 448
13．2 ANSYS热流固耦合的实现 448
13．3 输油弯管的热流固耦合模拟 450
13．3．1 案例简介与思路分析 450
13．3．2 几何建模 451
13．3．3 流场网格划分 457
13．3．4 FLUENT求解设置 458
13．3．5 流场结果分析 464
13．3．6 热分析结构网格划分 465
13．3．7 热边界加载与求解 466
13．3．8 热分析后处理 467
13．3．9 应力分析结构网格划分 468
13．3．10 应力加载与求解 469
13．3．11 应力分析后处理 470
13．4 水流冲击平板的流固耦合模拟 471
13．4．1 案例简介与思路分析 471
13．4．2 几何建模 472
13．4．3 流场网格划分 476
13．4．4 FLUENT求解设置 477
13．4．5 流场分析后处理 481
13．4．6 结构网格划分 483
13．4．7 一端固定时结构加载与求解 484
13．4．8 一端固定时结构分析后处理 486
13．4．9 两端固定时结构加载与求解 486
13．4．10 两端固定时结构分析后处理 488
13．5 圆柱绕流的流固耦合模拟 489
13．5．1 案例简介与思路分析 489
13．5．2 几何建模 490
13．5．3 流场网格划分 493
13．5．4 FLUENT求解设置 494
13．5．5 流场分析后处理 499
13．5．6 结构网格划分 500
13．5．7 结构加载与求解 501
13．5．8 结构分析后处理 503
13．6 小结 503
参考文献 504
