流体工程仿真计算实例与分析

第一章 计算流体力学概论
第一节 计算流体力学与数值模拟
第二节 计算流体力学的发展
第三节 微分方程的分类
第四节 常用的模型方程
第五节 差分格式构造方法
一、Taylor级数展开法
二、多项式插值法
三、待定系数法
四、积分方法
五、特征线法
六、控制体积法
第六节 几种模型方程的常用差分格式
一、对流方程
二、扩散方程
三、对流扩散方程
第七节 差分格式的相容性、收敛性和稳定性
第八节 流体力学常见偏微分方程的数值解法
一、偏微分方程的形式和来源
二、抛物型方程的数值解
三、双曲型方程特征线法

第二章 二维流动与传热问题
第一节 空气流过高温平板的流动与换热问题
第1步：在Gambit中创建流域结构、划分网格并确定边界类型
第2步：创建网格
第3步：定义边界类型
第4步：在Fluent中对问题进行设置
第5步：求解
第6步：计算结果分析
讨论1：网格对计算结果的影响
讨论2：边界层流动问题
一、平板层流边界层
二、平板紊流边界层
三、平板混合边界层
第二节 空气绕流机翼空气动力学分析
第1步：利用Gambit建立几何模型
第2步：划分网格
第3步：定义边界类型
第4步：保存文件并输出网格
第5步：进行Fluent求解计算设置
笫6步：求解计算
第7步：计算结果分析
讨论1：网格对计算结果的影响（将机翼头部网格加密后重新计算）
讨论2：气体压缩性对流动的影响（将气体视为可压缩流体后重新计算）
讨论3：黏性对计算结果的影响（将气体视为黏性不可压流体重新计算）
第三节 船舶行驶阻力特性数值模拟——VOF模型的应用
第1步：启动Gambit
第2步：创建船体附近小流域
第3步：创建外围流域
第4步：确定边界类型
第5步：求解计算
第6步：第一次调整水线
第7步：第二次调整水线
讨论1：混合网格的计算
第1步：创建工作环境
第2步：在船体附近小区域构造非结构四边形网格
第3步：进行设置并开始计算
讨论2：压力出流边界的计算
第1步：创建工作环境
第2步：建立压力出流边界计算模型
第3步：启动Fluent进行模拟计算
第四节 水箱沸腾加热过程——Mixture模型的应用
第1步：启动Gambit
第2步：创建流动区域
第3步：利用Fluent进行设置与求解
一、定义常数和包含库文件
二、宏DEHNE——定义UDF函数
三、函数体部分
第4步：计算结果的后处理
第五节 平板在空气中的降落过程——动网格应用
第1步：流域按网格类型分解
第2步：求解设置
第3步：稳态流动的求解
第4步：非定常流动过程计算
第5步：动网格设置与计算
第6步：后处理

第三章 三维流动仿真计算
第一节 引射式冷热水混流器流动分析
第1步：建立三维模型
第2步：划分网格
第3步：边界类型
第4步：启动Fluent进行计算
第5步：计算结果后处理
讨论：影响出流温度的因素
第二节 单头螺旋槽纹管内的流动
第1步：启动Gambit
第2步：建立螺旋槽纹管内的螺旋槽
第3步：创建主管道
第4步：网格划分
第5步：确定边界类型
第6步：启动。Fluent，读入网格文件
第7步：计算模型及边界条件设置
第8步：求解器控制参数设置
第9步：后处理
第10步：阻力损失的进一步计算与结论
第三节 叶轮机械流动问题一Furbo工具的应用
第1步：启动Gambit，创建流域外形
第2步：利用Turbo工具进行建模
第3步：利用Fluent-3d求解器进行计算
第4步：计算结果的后处理
讨论1：有分流叶片流域的建模
讨论2：涡轮建模与旋转坐标系的应用
第1步：有叶顶间隙流域的建模
第2步：建立单旋转坐标系并进行计算
第3步：计算结果的后处理
第四节 喷泉的喷射——VOF与DPM模型的应用
第1步：启动Gambit
第2步：建立流域
第3步：网格划分
第4步：确定边界类型
第5步：启动Fluent-3d，读入网格文件
第6步：计算模型及边界条件设置
第7步：求解器控制参数设置
第8步：后处理
讨论1：空气混合沙粒喷出的非耦合计算
分析1：沙粒所占的体积比例
分析2：沙粒喷射高度
第1步：连续相的流动计算
第2步：进行喷沙流动的计算
第3步：计算结果后处理
讨论2：离散相模型的耦合计算
讨论3：单个颗粒源的点属性设置
参考文献