ANSYS FLUENT流体分析与工程实例

**部分 基础知识与ANSYS FLUENT操作
第1章 计算流体力学（CFD）概述 1
1.1 流体力学基础知识 1
1.2 计算流体动力学的主要方法 2
1.3 计算流体动力学问题的解决过程 3
1.4 计算流体动力学商业软件介绍 4
1.4.1 前处理软件 4
1.4.2 求解器 7
1.4.3 后处理 13
1.5 本章小结 15
第2章 网格基础与基本操作 16
2.1 CFD网格前处理 16
2.1.1 划分网格的目的 16
2.1.2 网格划分的几何要素 16
2.1.3 网格形状及拓扑结构 17
2.1.4 结构与非结构网格 19
2.1.5 壁面和近壁区网格处理原则 21
2.1.6 网格质量评价标准 23
2.1.7 选择合适的网格 23
2.2 Pointwise结构网格的划分 24
2.2.1 Pointwise界面 24
2.2.2 Pointwise基本操作 25
2.2.3 Pointwise几何处理 26
2.2.4 Pointwise划分网格 29
2.2.5 Pointwise指定边界和区域类型 32
2.2.6 网格质量管理及输出 33
2.3 ICEM CFD非结构网格的划分 33
2.3.1 ICEM 基础及界面 34
2.3.2 ICEM 几何操作 35
2.3.3 ICEM划分非结构网格 44
2.3.4 ICEM输出设置 49
2.3.5 网格质量检查及输出 50
2.4 本章小结 51
第3章 FLUENT基础与基本界面 52
3.1 ANSYS FLUENT的安装 53
3.2 ANSYS FLUENT的用户界面 55
3.2.1 ANSYS FLUENT启动界面 55
3.2.2 ANSYS FLUENT启动界面的操作界面 57
3.3 ANSYS FLUENT的文件操作 59
3.4 ANSYS FLUENT的操作流程简介 62
3.4.1 启动FLUENT 63
3.4.2 读取网格并检查 63
3.4.3 计算域尺寸设置 66
3.4.4 网格光顺化处理 67
3.4.5 求解器基本设置 67
3.4.6 模型设置 68
3.4.7 物性参数设置 70
3.4.8 边界条件参数设置 71
3.4.9 求解方法设置 77
3.4.10 求解控制参数设置 78
3.4.11 求解监控设置 79
3.4.12 初始化 84
3.4.13 求解计算设置 84
3.4.14 后处理 86
3.5 本章小结 89
第4章 ANSYS FLUENT边界条件 90
4.1 进口边界条件 90
4.1.1 压力入口边界条件（Pressure Inlet） 90
4.1.2 速度入口边界条件（Velocity Inlet） 92
4.1.3 质量入口边界条件（Mass Flow Inlet） 93
4.1.4 进气口边界条件（Inlet Vent） 95
4.1.5 进气扇边界条件（Intake Fan） 96
4.1.6 压力远场边界条件（Pressure Far Field） 97
4.2 出口边界条件 99
4.2.1 压力出口边界条件（Pressure Outlet） 99
4.2.2 质量出口边界条件（Outflow） 101
4.2.3 通风口边界条件（Outlet Vent） 102
4.2.4 排风扇边界条件（Exhaust Fan） 104
4.3 其他重要边界条件 105
4.3.1 壁面边界条件（Wall） 105
4.3.2 对称边界条件（Symmetry） 110
4.3.3 风扇边界条件（Fan） 111
4.3.4 热交换器边界条件（Radiator） 114
4.4 体积区域条件（Cell Zone Conditions） 116
4.4.1 流体区域（Fluid） 116
4.4.2 固体区域（Solid） 118
4.4.3 多孔介质区域（Porous Zone） 119
4.5 本章小结 125
第5章 ANSYS FLUENT湍流模型 126
5.1 湍流模型概述 126
5.1.1 选择湍流模型 126
5.1.2 CPU时间和解决方案 128
5.2 S-A模型 128
5.3 k-e模型 131
5.3.1 标准 k-e 模型 132
5.3.2 RNG k-e 模型 135
5.3.3 Realizable k-e模型 138
5.4 k-ω模型 140
5.4.1 标准k-ω模型 141
5.5 雷诺应力模型 147
5.6 湍流选项 151
5.7 定义湍流边界条件 153
5.8 湍流流动模拟的求解策略 154
5.9 湍流流动的后处理 155
5.10 本章小节 156
第6章 ANSYS FLUENT的多种模型 157
6.1 传热模型 157
6.1.1 导热与对流换热 157
6.1.2 辐射传热 162
6.1.3 周期性传热问题 177
6.1.4 浮力驱动流动 179
6.2 化学反应及燃烧模型 182
6.2.1 燃烧模型的选择 182
6.2.2 通用有限速度模型 183
6.2.3 非预混燃烧模型 192
6.2.4 预混燃烧模型 198
6.2.5 部分预混燃烧模型 203
6.2.6 组分概率密度输运燃烧模型 206
6.3 污染物模型 207
6.3.1 NOx 模型 207
6.3.2 烟模型 209
6.4 离散相模型 210
6.4.1 离散相模型的限制 211
6.4.2 离散相粒子分类 211
6.4.3 粒子与湍流的相互作用 211
6.4.4 引射类型 211
6.4.5 离散相模型设置 213
6.5 多相流模型 214
6.5.1 三种方法的限制条件 215
6.5.2 问题解决过程 215
6.5.3 VOF模型 216
6.5.4 混合物模型 216
6.5.5 欧拉模型 217
6.5.6 三种方法求解策略 217
6.6 凝固与熔化模型 218
6.7 气动噪声模型 219
6.8 本章小节 221
第二部分 模拟实例
第7章 二维模型FLUENT数值模拟实例 223
7.1 翼型绕流可压缩流动模拟 223
7.1.1 基本方法 223
7.1.2 问题描述 223
7.1.3 计算设置 224
7.1.4 后处理 231
7.1.5 小结 233
7.2 水中温度的传递-周期性边界和热传递 234
7.2.1 基本方法 234
7.2.2 问题描述 234
7.2.3 计算设置 235
7.2.4 后处理 241
7.2.5 小结 243
7.3 腔体内热辐射产生的自然对流模拟 243
7.3.1 基本方法 243
7.3.2 问题描述 244
7.3.3 计算设置 244
7.3.4 后处理 252
7.3.5 小结 255
7.4 离心式鼓风机模拟-旋转流体区域 256
7.4.1 基本方法 256
7.4.2 问题描述 256
7.4.3 计算设置 256
7.4.4 后处理 263
7.4.5 小结 265
7.5 气体燃烧模拟-组分输运模型 265
7.5.1 基本方法 265
7.5.2 问题描述 265
7.5.3 计算设置 266
7.5.4 后处理 274
7.5.5 小结 276
7.6 水管的非定常射流-VOF模型 277
7.6.1 基本方法 277
7.6.2 问题描述 277
7.6.3 计算设置 277
7.6.4 后处理 286
7.6.5 小结 289
7.7 高速水流的槽道运动——混合多相流空化模型 289
7.7.1 基本方法 289
7.7.2 问题描述 289
7.7.3 计算设置 289
7.7.4 后处理 298
7.7.5 小结 299
7.8 T型管流动-欧拉多相流模型 299
7.8.1 基本方法 299
7.8.2 问题描述 299
7.8.3 计算设置 300
7.8.4 后处理 308
7.8.5 小结 310
7.9 液态金属凝固-凝固与熔化模型 311
7.9.1 基本方法 311
7.9.2 问题描述 311
7.9.3 计算设置 312
7.9.4 后处理 320
7.9.5 小结 324
7.10 渐缩渐扩管的非定常模拟-UDF使用 324
7.10.1 基本方法 324
7.10.2 问题描述 324
7.10.3 计算设置 325
7.10.4 后处理 333
7.10.5 小结 334
7.11 阀门的运动-动网格使用 334
7.11.1 基本方法 334
7.11.2 问题描述 335
7.11.3 计算设置 335
7.11.4 后处理 344
7.12 本章小节 348
第8章 三维模型FLUENT数值模拟实例 349
8.1 冷热水在管路中的混合流动模型 349
8.1.1 基本方法 349
8.1.2 问题描述 349
8.1.3 计算设置 349
8.1.4 后处理 357
8.1.5 小结 361
8.2 方管内射流对主流的影响 361
8.2.1 基本方法 361
8.2.2 问题描述 361
8.2.3 计算设置 362
8.2.4 后处理 370
8.2.5 小结 374
8.3 触媒转化器流动模拟-多孔介质模型 374
8.3.1 基本方法 374
8.3.2 问题描述