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本書借助ANSYSWorkbench平臺，全面講述了CFD解決工程問題的完整流程，主要內容包括流體計算域創建、計算網格生成、物理問題計算求解、計算後處理等。本書注重理論和實踐相結合，結構脈絡清晰，可以幫助讀者迅速掌握CFD學習的流程、方法和思路，並建立起自己的一套CAE問題解決方案。本書可以作為機械、水利、汽車、航空航天、能源動力、電子工程等領域本科生、研究生和教師的參考書及教學用書，也可以作為相關領域從事產品設計、仿真和優化的工程技術人員及廣大CAE愛好者參考。
作者簡介
胡坤，西南石油大學機電工程學院碩士生導師。主要從事多相流理論研究及過程裝備研發教學工作。
目次
前 言
第1 章 計算流體力學概述
1.1 計算流體力學
1.2 計算流體力學的應用領域
1.3 計算流體力學的發展
1.4 CFD 解決工程問題的基本流程
第2 章 ANSYS CFD 軟件簡介
2.1 CFD 工程應用一般流程
2.1.1 計算前處理
2.1.2 計算求解
2.1.3 計算後處理
2.2 ANSYS CFD 軟件族簡介
2.2.1 前處理軟件：ICEM CFD
2.2.2 CFD 求解器：Fluent
2.2.3 CFD 求解器：CFX
2.2.4 後處理模塊：CFD-Post
2.5 本章小結
第3 章 計算域基礎
3.1 流體域的基本概念
3.1.1 內流計算域
3.1.2 外流計算域
3.1.3 混合計算域
3.1.4 流體域簡化
3.1.5 多區域計算模型
3.2 流體域的創建方法
3.3 流體域創建工具
3.4 ANSYS DesignModeler 簡介
3.4.1 啟動DM
3.4.2 DM 的操作界面
3.5 草圖功能
3.5.1 基準面
3.5.2 草圖繪製
3.5.3 草圖修改
3.5.4 尺寸指定
3.6 特徵建模
3.6.1 拉伸特徵
3.6.2 旋轉特徵
3.6.3 掃掠特徵
3.6.4 放樣特徵
3.6.5 抽殼特徵
3.6.6 圓角特徵
3.6.7 切割幾何
3.7 幾何操作
3.7.1 陣列
3.7.2 布爾運算
3.8 流體域抽取
3.8.1 Fill 功能
3.8.2 Enclosure 功能
3.9 實例1 ：DM 建模基礎
3.9.1 模型分析
3.9.2 第一種建模方式
3.9.3 第二種建模方式
3.10 實例2 ：汽車外流場計算域
3.11 實例3 ：汽車排氣歧管內流場計算域
3.12 本章小結
第4 章 網格基礎
4.1 流體網格基礎概念
4.1.1 網格術語
4.1.2 網格形狀
4.1.3 結構網格與非結構網格
4.2 網格的度量
4.2.1 網格數量
4.2.2 網格質量
4.3 ANSYS Mesh 軟件
4.3.1 ANSYS Mesh 啟動
4.3.2 軟件界面
4.3.3 網格流程
4.4 網格質量評價
4.4.1 Element Quality
4.4.2 Aspect Ratio
4.4.3 Parallel Deviation
4.4.4 Maximum Corner Angle
4.4.5 Skewness
4.4.6 Orthogonal Quality
4.5 實例1 ：T 型管
4.6 實例2 ：反應器
4.7 實例3 ：劃分掃掠網格
4.7.1 幾何模型
4.7.2 切分幾何
4.7.3 劃分網格
4.7.4 添加邊界層
4.8 實例4 ：局部控制
4.8.1 參數優先級
4.8.2 實例描述
4.8.3 網格劃分
4.9 本章小結
第5 章 Fluent 求解器基礎
5.1 Fluent 軟件介紹
5.1.1 Fluent 工作界面
5.1.2 Fluent 模型樹節點
5.1.3 Fluent 解決工程問題流程
5.1.4 Fluent 的應用領域
5.2 Fluent 邊界條件
5.2.1 邊界條件分類
5.2.2 邊界條件設置
5.3 初始條件
5.3.1 Fluent 中進行初始化
5.3.2 Patch
5.4 湍流模型
5.4.1 湍流和層流判斷
5.4.2 湍流求解方法
5.4.3 Fluent 中的湍流模型
5.4.4 y+ 的基本概念
5.4.5 壁面函數
5.4.6 邊界湍流設置
5.5 傳熱模型
5.5.1 壁面熱邊界
5.5.2 Fluent 中的輻射模型
5.5.3 輻射模型的選擇
5.6 多相流模型
5.6.1 多相流定義
5.6.2 多相流形態
5.6.3 Fluent 中的多相流模型
5.6.4 多相流模型的選擇
5.6.5 Fluent 多相流模擬步驟
5.6.6 VOF 模型設置
5.6.7 Mixture 模型設置
5.6.8 Eulerian 模型設置
5.7 組分輸運模型
5.7.1 Fluent 中的組分輸運及反應流模型
5.7.2 組分輸運模型前處理
5.8 動區域模型
5.8.1 單運動參考系模型
5.8.2 多運動參考系模型
5.8.3 滑移網格模型
5.9 動網格模型
5.9.1 Fluent 中使用動網格
5.9.2 網格更新方法
5.9.3 運動指定
5.9.4 運動區域定義
5.9.5 網格預覽
5.10 案例1 ：T 型管混合溫度場計算
5.10.1 案例描述
5.10.2 案例學習目標
5.10.3 計算仿真目標
5.10.4 Fluent 設置
5.10.5 計算後處理
5.11 案例2 ：Tesla 閥門內流場計算
5.11.1 案例描述
5.11.2 Fluent 設置
5.11.3 計算後處理
5.12 案例3 ：非牛頓流體流動計算
5.12.1 案例描述
5.12.2 Fluent 設置
5.13 案例4 ：風扇流場計算
5.13.1 案例描述
5.13.2 Fluent 設置
5.14 案例5 ：顆粒負載流動
5.14.1 案例描述
5.14.2 Fluent 設置
5.15 本章小結
第6 章 計算後處理基礎
6.1 流體計算後處理概述
6.2 CFD-Post 軟件介紹
6.2.1 CFD-Post 軟件工作界面
6.2.2 CFD-Post 的菜單項
6.2.3 工具欄按鈕
6.2.4 CFD-Post 計算後處理一般流程
6.2.5 CFD-Post 的啟動方式
6.3 CFD-Post 後處理功能
6.3.1 創建後處理位置
6.3.2 生成後處理對象
6.3.3 數據操作
6.3.4 其他工具
6.4 案例1 ：CFD-Post 基本操作
6.5 案例2 ：定量後處理
6.6 案例3 ：比較多個CASE
6.7 案例4 ：瞬態後處理
6.8 本章小結
第1 章 計算流體力學概述
1.1 計算流體力學
1.2 計算流體力學的應用領域
1.3 計算流體力學的發展
1.4 CFD 解決工程問題的基本流程
第2 章 ANSYS CFD 軟件簡介
2.1 CFD 工程應用一般流程
2.1.1 計算前處理
2.1.2 計算求解
2.1.3 計算後處理
2.2 ANSYS CFD 軟件族簡介
2.2.1 前處理軟件：ICEM CFD
2.2.2 CFD 求解器：Fluent
2.2.3 CFD 求解器：CFX
2.2.4 後處理模塊：CFD-Post
2.5 本章小結
第3 章 計算域基礎
3.1 流體域的基本概念
3.1.1 內流計算域
3.1.2 外流計算域
3.1.3 混合計算域
3.1.4 流體域簡化
3.1.5 多區域計算模型
3.2 流體域的創建方法
3.3 流體域創建工具
3.4 ANSYS DesignModeler 簡介
3.4.1 啟動DM
3.4.2 DM 的操作界面
3.5 草圖功能
3.5.1 基準面
3.5.2 草圖繪製
3.5.3 草圖修改
3.5.4 尺寸指定
3.6 特徵建模
3.6.1 拉伸特徵
3.6.2 旋轉特徵
3.6.3 掃掠特徵
3.6.4 放樣特徵
3.6.5 抽殼特徵
3.6.6 圓角特徵
3.6.7 切割幾何
3.7 幾何操作
3.7.1 陣列
3.7.2 布爾運算
3.8 流體域抽取
3.8.1 Fill 功能
3.8.2 Enclosure 功能
3.9 實例1 ：DM 建模基礎
3.9.1 模型分析
3.9.2 第一種建模方式
3.9.3 第二種建模方式
3.10 實例2 ：汽車外流場計算域
3.11 實例3 ：汽車排氣歧管內流場計算域
3.12 本章小結
第4 章 網格基礎
4.1 流體網格基礎概念
4.1.1 網格術語
4.1.2 網格形狀
4.1.3 結構網格與非結構網格
4.2 網格的度量
4.2.1 網格數量
4.2.2 網格質量
4.3 ANSYS Mesh 軟件
4.3.1 ANSYS Mesh 啟動
4.3.2 軟件界面
4.3.3 網格流程
4.4 網格質量評價
4.4.1 Element Quality
4.4.2 Aspect Ratio
4.4.3 Parallel Deviation
4.4.4 Maximum Corner Angle
4.4.5 Skewness
4.4.6 Orthogonal Quality
4.5 實例1 ：T 型管
4.6 實例2 ：反應器
4.7 實例3 ：劃分掃掠網格
4.7.1 幾何模型
4.7.2 切分幾何
4.7.3 劃分網格
4.7.4 添加邊界層
4.8 實例4 ：局部控制
4.8.1 參數優先級
4.8.2 實例描述
4.8.3 網格劃分
4.9 本章小結
第5 章 Fluent 求解器基礎
5.1 Fluent 軟件介紹
5.1.1 Fluent 工作界面
5.1.2 Fluent 模型樹節點
5.1.3 Fluent 解決工程問題流程
5.1.4 Fluent 的應用領域
5.2 Fluent 邊界條件
5.2.1 邊界條件分類
5.2.2 邊界條件設置
5.3 初始條件
5.3.1 Fluent 中進行初始化
5.3.2 Patch
5.4 湍流模型
5.4.1 湍流和層流判斷
5.4.2 湍流求解方法
5.4.3 Fluent 中的湍流模型
5.4.4 y+ 的基本概念
5.4.5 壁面函數
5.4.6 邊界湍流設置
5.5 傳熱模型
5.5.1 壁面熱邊界
5.5.2 Fluent 中的輻射模型
5.5.3 輻射模型的選擇
5.6 多相流模型
5.6.1 多相流定義
5.6.2 多相流形態
5.6.3 Fluent 中的多相流模型
5.6.4 多相流模型的選擇
5.6.5 Fluent 多相流模擬步驟
5.6.6 VOF 模型設置
5.6.7 Mixture 模型設置
5.6.8 Eulerian 模型設置
5.7 組分輸運模型
5.7.1 Fluent 中的組分輸運及反應流模型
5.7.2 組分輸運模型前處理
5.8 動區域模型
5.8.1 單運動參考系模型
5.8.2 多運動參考系模型
5.8.3 滑移網格模型
5.9 動網格模型
5.9.1 Fluent 中使用動網格
5.9.2 網格更新方法
5.9.3 運動指定
5.9.4 運動區域定義
5.9.5 網格預覽
5.10 案例1 ：T 型管混合溫度場計算
5.10.1 案例描述
5.10.2 案例學習目標
5.10.3 計算仿真目標
5.10.4 Fluent 設置
5.10.5 計算後處理
5.11 案例2 ：Tesla 閥門內流場計算
5.11.1 案例描述
5.11.2 Fluent 設置
5.11.3 計算後處理
5.12 案例3 ：非牛頓流體流動計算
5.12.1 案例描述
5.12.2 Fluent 設置
5.13 案例4 ：風扇流場計算
5.13.1 案例描述
5.13.2 Fluent 設置
5.14 案例5 ：顆粒負載流動
5.14.1 案例描述
5.14.2 Fluent 設置
5.15 本章小結
第6 章 計算後處理基礎
6.1 流體計算後處理概述
6.2 CFD-Post 軟件介紹
6.2.1 CFD-Post 軟件工作界面
6.2.2 CFD-Post 的菜單項
6.2.3 工具欄按鈕
6.2.4 CFD-Post 計算後處理一般流程
6.2.5 CFD-Post 的啟動方式
6.3 CFD-Post 後處理功能
6.3.1 創建後處理位置
6.3.2 生成後處理對象
6.3.3 數據操作
6.3.4 其他工具
6.4 案例1 ：CFD-Post 基本操作
6.5 案例2 ：定量後處理
6.6 案例3 ：比較多個CASE
6.7 案例4 ：瞬態後處理
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