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Fluent软件是目前国际上比较流行的商业CFD软件，只要涉及流体、热传递及化学反应等工程的问题，都可以用Fluent来进行求解。本书分为三个部分共18章，由浅入深地讲解了Fluent仿真计算的各种功能。第一部分为基础知识（第1～6章），包括计算流体力学的基础理论与方法、划分网格、Fluent计算设置、计算结果后处理等功能介绍；第二部分为功能应用（第7～11章），针对Fluent的具体物理模型给出了相应的案例，包括动网格模型、燃烧模型、多相流模型及离散相模型的数值模拟等；第三部分为行业应用（第12～18章），针对多个行业中用Fluent可以解决的流体仿真计算问题进行详细的讲解，涉及建筑、机械、航空航天、水利海洋、汽车、能源化工及电器相关行业工程中的应用。本书结构严谨、条理清晰、重点突出，非常适合Fluent的初中级读者学习，既可作为高等院校理工科相关专业的教材，也可作为相关行业工程技术人员及相关培训机构教师和学员的参考书。

目 录

第一部分 基础知识

第1章 流体力学基础 1
1.1 基本概念 2
1.2 流体流动的分类 5
1.3 边界层和物体阻力 5
1.4 层流和湍流 6
1.5 流体流动的控制方程 7
1.6 边界条件 8
1.7 流体力学专业词汇 9
1.8 本章小结 12
第2章 计算流体力学基础 13
2.1 计算流体力学的发展 14
2.2 计算流体力学的求解过程 15
2.3 数值模拟方法和分类 15
2.4 有限体积法的基本思想 17
2.5 有限体积法的求解方法 18
2.6 计算流体力学应用领域 20
2.7 本章小结 20
第3章 Fluent简介 21
3.1 Fluent概述 22
3.2 Fluent的软件结构 22
3.2.1 Fluent启动 23
3.2.2 Fluent用户界面 25
3.2.3 Fluent文件的读入与
输出 27
3.3 Fluent软件特点 31
3.4 Fluent求解步骤 33
3.4.1 制订分析方案 34
3.4.2 求解步骤 34
3.5 Fluent使用的文件类型 35
3.6 Fluent 2024新功能介绍 36
3.7 本章小结 40
第4章 生成网格 41
4.1 网格生成概述 42
4.1.1 网格划分技术 42
4.1.2 网格类型 42
4.2 ANSYS ICEM CFD网格划分 43
4.2.1 工作流程 44
4.2.2 ICEM CFD的文件类型 44
4.2.3 ICEM CFD的用户界面 45
4.2.4 ANSYS ICEM CFD
基本用法 46
4.2.5 ANSYS ICEM CFD
实例分析 72
4.3 Meshing模式 83
4.3.1 启动Meshing模式 83
4.3.2 导入模型 84
4.3.3 网格设置 85
4.3.4 切换到Solution模式 87
4.4 GAMBIT网格划分 87
4.4.1 GAMBIT生成网格的
步骤 87
4.4.2 GAMBIT图形用户界面 89
4.4.3 GAMBIT菜单命令 90
4.4.4 几何建模 91
4.4.5 网格划分 93
4.4.6 设定区域类型 95
4.5 本章小结 98
第5章 Fluent计算设置 99
5.1 网格导入与工程项目保存 100
5.1.1 启动Fluent 100
5.1.2 网格导入 101
5.1.3 网格质量检查 101
5.1.4 显示网格 102
5.1.5 修改网格 103
5.1.6 光顺网格与交换单元面 106
5.1.7 项目保存 107
5.2 设置求解器及操作条件 107
5.2.1 求解器设置 107
5.2.2 操作条件设置 108
5.3 物理模型设定 109
5.3.1 多相流模型 110
5.3.2 能量方程 112
5.3.3 湍流模型 112
5.3.4 辐射模型 115
5.3.5 组分输运和反应模型 116
5.3.6 离散项模型 118
5.3.7 凝固和熔化模型 119
5.3.8 气动噪声模型 119
5.4 材料性质设定 120
5.4.1 物性参数 120
5.4.2 参数设定 121
5.5 边界条件设定 123
5.5.1 边界条件分类 123
5.5.2 边界条件设置 124
5.5.3 常用边界条件类型 127
5.6 求解控制参数设定 142
5.6.1 求解方法设置 142
5.6.2 松弛因子设置 144
5.6.3 求解极限设置 145
5.7 初始条件设定 146
5.7.1 定义全局初始条件 146
5.7.2 定义局部区域初始值 147
5.8 求解设定 148
5.8.1 求解设置 148
5.8.2 求解过程监视 149
5.9 本章小结 153
第6章 计算结果后处理 154
6.1 Fluent后处理功能 155
6.1.1 创建表面 155
6.1.2 图形及可视化技术 156
6.1.3 动画技术 158
6.2 CFD-Post后处理器 159
6.2.1 启动后处理器 159
6.2.2 工作界面 160
6.2.3 创建位置 161
6.2.4 创建对象 171
6.2.5 创建数据 178
6.3 Tecplot使用介绍 179
6.3.1 工作界面 179
6.3.2 Tecplot数据格式 183
6.3.3 Tecplot基本操作 184
6.4 本章小结 186



第二部分 功能应用

第7章 动网格问题的数值模拟 187
7.1 动网格问题概述 188
7.2 齿轮泵的动态模拟 189
7.2.1 案例简介 189
7.2.2 Fluent求解计算设置 189
7.2.3 求解计算 195
7.2.4 计算结果后处理及
分析 197
7.3 水波的动态模拟 200
7.3.1 案例简介 200
7.3.2 Fluent求解计算设置 200
7.3.3 求解计算 206
7.3.4 计算结果后处理及
分析 208
7.4 钻头运动的动态模拟 209
7.4.1 案例简介 209
7.4.2 Fluent求解计算设置 210
7.4.3 求解计算 215
7.4.4 计算结果后处理及
分析 217
7.5 本章小结 219
第8章 组分传输与燃烧 220
8.1 组分传输与燃烧概述 221
8.2 爆炸燃烧的数值模拟 223
8.2.1 案例简介 223
8.2.2 Fluent求解计算设置 223
8.2.3 求解计算 226
8.2.4 计算结果后处理及
分析 230
8.3 石油燃烧的数值模拟 231
8.3.1 案例简介 231
8.3.2 Fluent求解计算设置 231
8.3.3 求解计算 239
8.3.4 计算结果后处理及
分析 240
8.4 燃气炉内燃烧的数值模拟 242
8.4.1 案例简介 242
8.4.2 Fluent求解计算设置 242
8.4.3 求解计算 248
8.4.4 计算结果后处理及
分析 250
8.5 壁面反应数值模拟 251
8.5.1 案例简介 251
8.5.2 Fluent求解计算设置 251
8.5.3 求解计算 256
8.5.4 计算结果后处理及
分析 258
8.6 本章小结 259
第9章 多孔介质数值模拟 260
9.1 多孔介质模型概述 261
9.2 多孔介质燃烧的数值模拟 262
9.2.1 案例简介 262
9.2.2 Fluent求解计算设置 262
9.2.3 求解计算 266
9.2.4 计算结果后处理及
分析 268
9.3 本章小结 269
第10章 多相流模型 270
10.1 多相流概述 271
10.2 气穴现象的数值模拟 273
10.2.1 案例简介 273
10.2.2 Fluent求解计算设置 273
10.2.3 求解计算 278
10.2.4 计算结果后处理及
分析 280

10.3 水中气泡破碎过程的
数值模拟 281
10.3.1 案例简介 281
10.3.2 Fluent求解计算设置 281
10.3.3 求解计算 285
10.3.4 计算结果后处理及
分析 289
10.4 本章小结 291
第11章 离散相的数值模拟 292
11.1 离散相模型概述 293
11.2 喷雾干燥过程的数值模拟 294
11.2.1 案例简介 294
11.2.2 Fluent求解计算设置 294
11.2.3 求解计算 299
11.2.4 计算结果后处理及
分析 301
11.3 弯管磨损的数值模拟 303
11.3.1 案例简介 303
11.3.2 Fluent求解计算设置 304
11.3.3 求解计算 308
11.3.4 计算结果后处理及
分析 310
11.4 本章小结 312

第三部分 行业应用

第12章 建筑行业中的应用 313
12.1 高层建筑室外通风数值
模拟 314
12.1.1 案例介绍 314
12.1.2 启动Fluent并导入
网格 314
12.1.3 定义求解器 315
12.1.4 定义模型 316
12.1.5 设置材料 316
12.1.6 边界条件 317
12.1.7 求解控制 319
12.1.8 初始条件 320
12.1.9 求解过程监视 320
12.1.10 计算求解 320
12.1.11 结果后处理 321
12.2 室内通风模拟分析 323
12.2.1 案例介绍 323
12.2.2 启动Fluent并导入
网格 323
12.2.3 定义求解器 324
12.2.4 定义模型 325
12.2.5 设置材料 326
12.2.6 边界条件 326
12.2.7 求解控制 328
12.2.8 初始条件 328
12.2.9 求解过程监视 329
12.2.10 计算求解 330
12.2.11 结果后处理 330
12.3 本章小结 334
第13章 机械行业中的应用 335
13.1 阀门运动 336
13.1.1 案例介绍 336
13.1.2 启动Fluent并导入
网格 336
13.1.3 定义求解器 337
13.1.4 定义模型 338
13.1.5 设置材料 338
13.1.6 边界条件 339
13.1.7 设置分界面 340
13.1.8 动网格设置 341
13.1.9 求解控制 343
13.1.10 初始条件 343
13.1.11 求解过程监视 344
13.1.12 计算求解 344
13.1.13 结果后处理 345
13.2 风力涡轮机分析 346
13.2.1 案例介绍 346
13.2.2 启动Fluent并导入
网格 347
13.2.3 定义求解器 347
13.2.4 定义模型 348
13.2.5 设置材料 348
13.2.6 边界条件 349
13.2.7 设置分界面 351
13.2.8 动网格设置 352
13.2.9 求解控制 353
13.2.10 初始条件 353
13.2.11 求解过程监视 354
13.2.12 计算结果输出设置 354
13.2.13 计算求解 355
13.2.14 结果后处理 355
13.3 本章小结 356
第14章 航空航天行业中的应用 357
14.1 火箭发射 358
14.1.1 案例介绍 358
14.1.2 启动Fluent并导入
网格 358
14.1.3 设置分界面 360
14.1.4 定义求解器 361
14.1.5 定义模型 362
14.1.6 设置材料 363
14.1.7 边界条件 364
14.1.8 动网格设置 366
14.1.9 求解控制 372
14.1.10 初始条件 372
14.1.11 求解过程监视 373
14.1.12 计算求解 374
14.1.13 结果后处理 374
14.2 机翼超音速流动 376
14.2.1 案例介绍 376
14.2.2 启动Fluent并导入
网格 376
14.2.3 定义求解器 377
14.2.4 定义模型 378
14.2.5 设置材料 378
14.2.6 边界条件 379
14.2.7 求解控制 380
14.2.8 初始条件 380
14.2.9 求解过程监视 380
14.2.10 计算求解 381
14.2.11 结果后处理 383
14.3 本章小结 387
第15章 水利海洋工程中的应用 388
15.1 自由表面流动 389
15.1.1 案例介绍 389
15.1.2 启动Fluent并导入
网格 389
15.1.3 定义求解器 390
15.1.4 定义湍流模型 390
15.1.5 设置材料 391
15.1.6 定义多相流模型 391
15.1.7 求解控制 393
15.1.8 初始条件 393
15.1.9 求解过程监视 394
15.1.10 动画设置 394
15.1.11 计算求解 396
15.1.12 结果后处理 396
15.2 凸台绕流 398
15.2.1 案例介绍 398
15.2.2 启动Fluent并导入
网格 398
15.2.3 定义求解器 399
15.2.4 定义湍流模型 400
15.2.5 设置材料 400
15.2.6 定义多相流模型 401
15.2.7 边界条件 402
15.2.8 求解控制 405
15.2.9 初始条件 405
15.2.10 计算结果输出设置 407
15.2.11 求解过程监视 408
15.2.12 动画设置 408
15.2.13 计算求解 409
15.2.14 结果后处理 410
15.3 本章小结 415
第16章 汽车行业中的应用 416
16.1 催化转换器内多孔介质
流动 417
16.1.1 案例介绍 417
16.1.2 启动Fluent并导入
网格 417
16.1.3 定义求解器 418
16.1.4 定义湍流模型 419
16.1.5 设置材料 419
16.1.6 设置计算域 420
16.1.7 边界条件 421
16.1.8 求解控制 422
16.1.9 初始条件 423
16.1.10 求解过程监视 423
16.1.11 计算求解 424
16.1.12 结果后处理 424
16.2 车灯传热分析 429
16.2.1 案例介绍 429
16.2.2 启动Fluent并导入
网格 429
16.2.3 定义求解器 430
16.2.4 定义模型 431
16.2.5 设置材料 431
16.2.6 设置区域条件 433
16.2.7 边界条件 434
16.2.8 求解控制 438
16.2.9 初始条件 439
16.2.10 求解过程监视 439
16.2.11 计算求解 442
16.2.12 结果后处理 443
16.3 本章小结 444
第17章 能源化工行业中的应用 445
17.1 反应器内粒子流动 446
17.1.1 案例介绍 446
17.1.2 启动Fluent并导入
网格 446
17.1.3 定义求解器 447
17.1.4 定义湍流模型 447
17.1.5 边界条件 448
17.1.6 定义离散相模型 449
17.1.7 修改边界条件 451
17.1.8 设置材料 451
17.1.9 求解控制 452
17.1.10 初始条件 452
17.1.11 求解过程监视 453
17.1.12 计算求解 453
17.1.13 结果后处理 454
17.2 表面化学反应模拟 456
17.2.1 案例介绍 456
17.2.2 启动Fluent并导入
网格 456
17.2.3 定义求解器 457
17.2.4 定义能量模型 458
17.2.5 定义多组分模型 458
17.2.6 设置材料 459
17.2.7 边界条件 462
17.2.8 求解控制 467
17.2.9 初始条件 468
17.2.10 求解过程监视 468
17.2.11 计算求解 469
17.2.12 结果后处理 469
17.3 本章小结 473
第18章 电器行业中的应用 474
18.1 芯片传热分析 475
18.1.1 案例介绍 475
18.1.2 启动Fluent并导入
网格 475
18.1.3 定义求解器 476
18.1.4 定义模型 477
18.1.5 设置材料 477
18.1.6 设置区域条件 478
18.1.7 边界条件 479
18.1.8 求解控制 481
18.1.9 初始条件 481
18.1.10 求解过程监视 482
18.1.11 计算求解 483
18.1.12 结果后处理 483
18.1.13 网格自适应 485
18.1.14 计算求解 489
18.1.15 结果后处理 489
18.2 固体燃料电池分析 491
18.2.1 案例介绍 491
18.2.2 启动Fluent并导入
网格 492
18.2.3 定义求解器 493
18.2.4 定义模型 494
18.2.5 设置材料 497
18.2.6 设置区域条件 499
18.2.7 边界条件 501
18.2.8 求解控制 502
18.2.9 初始条件 503
18.2.10 求解过程监视 504
18.2.11 计算求解 504
18.2.12 结果后处理 504
18.3 本章小结 507

前  言
Fluent具有丰富的物理模型、先进的数值计算方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面有着广泛的应用。例如，在石油天然气工业中的应用就包括燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚集、多相流、管道流动等。
Fluent可计算的物理问题包括可压与不可压流体、耦合传热、热辐射、多相流、粒子输送过程、化学反应和燃烧问题。还拥有诸如气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大批复杂现象的使用模型。
本书以ANSYS Fluent 2024版本进行编写，该版本较以前的版本在性能方面有一定的改善，改进了以前版本中一些不足的地方，同时Fluent均采用了中文版。
  本书特点
? 详略得当。本书在编写过程中遵循的原则是将编者十多年的CFD经验结合Fluent软件的各项功能，从点到面，对基础知识进行详细的讲解。
? 信息量大。本书包含的内容全面，读者在学习的过程中不应只关注细节，还应从整体出发，了解CFD的分析流程，需要关注它包括什么内容。
? 结构清晰。本书结构清晰、由浅入深，从结构上主要分为基础知识、功能应用和行业应用三大类，在讲解基础知识的过程中穿插实例讲解，在介绍综合应用的过程中也同步回顾重点基础知识。 
  本书内容
本书基于Fluent 2024版本编写而成，分为三部分：第一部分为基础知识；第二部分为功能应用，是根据Fluent相关计算模型而编写的计算实例；第三部分为行业应用，是根据Fluent的应用领域而编写的计算实例。通过以上三个部分的介绍，可使读者对Fluent软件有充分的认识和理解，从而快速掌握新版本软件的应用。
第一部分：基础知识。主要介绍计算流体力学的理论知识和Fluent的基本操作及后处理的相关知识。内容涉及流体力学的发展、流体力学的基本物理定律、CFD商业软件及其各自的特点、网格划分技术、Fluent软件的求解过程和后处理等相关知识。
第1章  流体力学基础				第2章  计算流体力学基础
第3章  Fluent简介				第4章  生成网格
第5章  计算设置					第6章  计算结果后处理
第二部分：功能应用。根据Fluent软件的功能而专门定制算例，主要从Fluent求解的实际物理问题入手，给出其具体模型的计算算例。主要模型包括动网格模型、组分传输与燃烧模型、多孔介质模型、多相流模型及离散相模型，在讲解过程中，各个模型并不是相互孤立的，而是相互穿插的，如动网格模型的算例中还包括两相流模型及传热模型。
第7章  动网格问题的数值模拟			第8章  组分传输与燃烧
第9章  多孔介质数值模拟				第10章  多相流模型
第11章  离散相的数值模拟
第三部分：行业应用。通过具体的行业实例来讲解Fluent软件的应用，主要内容包括Fluent软件在建筑、机械、航空航天、水利海洋、汽车、能源化工和电器等相关行业工程中的应用。
第12章  建筑行业中的应用			第13章  机械行业中的应用
第14章  航空航天行业中的应用		第15章  水利海洋工程中的应用
第16章  汽车行业中的应用			第17章  能源化工行业中的应用
第18章  电器行业中的应用
  读者对象
本书适合Fluent初学者和期望提高利用Fluent进行流体仿真分析计算能力的读者，包括但不限于以下人员。
★ 相关作业从业人员       			★ Fluent的初中级读者
★ 高等院校理工科相关专业的学生		★ 相关培训机构的教师和学员
  本书作者
本书主要由凌桂龙（作者最终要确认一下）编写，虽然作者在编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中欠妥之处，请读者及各位同行批评指正，在此表示诚挚的谢意。
  读者服务
为了方便解决本书读者的疑难问题，读者在学习过程中如遇到与本书有关的技术问题，可以加QQ群（3966529）进行交流，也可以关注“仿真技术”微信公众号获取帮助，我们会尽快给予解答，并竭诚为您服务。
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