精通CFD工程仿真與案例實戰--FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot(第2版)

精通CFD工程仿真與案例實戰--FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot(第2版)
定價:648
NT $ 564
  • 作者:@李鵬飛@等(主編)
  • 出版社:人民郵電出版社
  • 出版日期:2017-06-01
  • 語言:簡體中文
  • ISBN10:7115453136
  • ISBN13:9787115453136
  • 裝訂:607頁 / 普通級 / 2-1
 

內容簡介

本書詳細介紹了FLUENT、GAMBIT、ICEMCFD和Tecplot基礎理論、具體操作和典型的應用案例。本書是在原有首版的基礎上,增加了近幾年CFD的熱點應用,結合讀者意見進行完善和改進后的第二版。

全書共分9章。第1章介紹了CFD基本理論及軟件的基本應用,並通過簡單實用的算例,說明了FLUENT的求解過程和后處理步驟。第2章介紹了CFD前處理概念和GAMBIT、ICEMCFD的使用方法。第3章介紹了CFD求解理論和FLUENT的使用方法。第4章介紹了FLUENT后處理和Tecplot使用方法。第5章是網格應用實戰,以10個網格應用的典型實例為講解主線,詳細介紹GAMBIT和ICEMCFD創建四面體網格、六面體網格的功能應用,涉及局部加密法、邊界層網格和塊結構化網格的划分方法。第6章至第9章都是綜合實戰案例,通過37個典型算例,介紹FLUENT在多個領域的應用。第9章的11個算例為此次第二版圖書的新加算例。

本書理論講解詳細、操作介紹直觀、實例內容豐富,全面介紹了FLUENT、GAMBIT、ICEMCFD和Tecplot應用於流體工程計算的操作,具有較強的實用性。本書包含的大量實例基本涵蓋了ICEMCFD和FLUENT在各大領域中的典型應用,本書的這些經典算例是對ICEMCFD和FLUENT功能應用很全面的總結。

本書可作為能源、航空航天、船舶、石油、化工、機械、制造、汽車、生物、環境、水利、火災安全、冶金、建築、材料等眾多領域的研究生和本科生學習CFD基本理論和軟件應用的教材,也可供上述領域的科研人員、企業研發人員,特別是從事CFD基礎和應用計算的人員學習參考。

李鵬飛,博士,畢業於北京大學,曾任北京大學博士后,美國康涅狄格大學博士后,澳大利亞阿德萊德大學訪問學者,從事CFD模擬工作10年,發表SCI論文 30余篇,編寫了《精通CFD工程仿真與案例實戰》及《精通CFD動網格工程仿真與案例實戰》兩本CFD工具書,擁有十余項專利。目前任華中科技大學能源 與動力工程學院副教授,精通CFD理論與應用。

徐敏義,博士,畢業於北京大學,美國佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)、加拿大皇后大學訪問學者,從事CFD模擬工作10年,發表SCI論文近20篇。目前任大連海事大學輪機工程學院副教授,長期從事 湍流基礎及應用研究工作。

王飛飛,博士,畢業於北京大學,從事CFD模擬工作8年,發表SCI論文20余篇。目前任華中科技大學環境學院教師,長期從事CFD研究工作。
 

目錄

第1章CFD概述1
1.1計算流體力學概述1
1.1.1計算流體力學的基本思想和本質1
1.1.2計算流體力學的優勢2
1.1.3CFD學科誕生與工程化背景2
1.1.4計算流體力學的應用領域2
1.2計算流體力學問題的解決過程3
1.2.1前處理3
1.2.2求解4
1.2.3后處理4
1.3計算流體力學商業軟件介紹4
1.3.1前處理器4
1.3.2求解器5
1.3.3后處理軟件10
1.4FLUENT的操作界面11
1.4.1啟動FLUENT界面11
1.4.2FLUENT主界面12
1.5FLUENT的基礎操作13
1.5.1啟動ANSYSFLUENT求解器14
1.5.2讀入網格文件14
1.5.3網格檢查15
1.5.4尺寸檢查16
1.5.5網格光順化16
1.5.6顯示網格16
1.5.7模型參數設置17
1.5.8物性參數設置17
1.5.9邊界條件參數設置18
1.5.10求解參數設置20
1.5.11迭代求解21
1.5.12利用高階離散格式獲得精確解21
1.6顯示計算結果與分析結果數據22
1.6.1顯示速度的雲圖22
1.6.2顯示溫度的雲圖23
1.6.3顯示速度矢量圖24
1.6.4顯示出口溫度的XY點圖25
1.7本章總結25
第2章網格基礎與操作26
2.1CFD網格前處理理論准備26
2.1.1划分網格的目的26
2.1.2網格幾何要素26
2.1.3網格形狀27
2.1.4結構化與非結構化網格27
2.1.5壁面和近壁區網格處理原則29
2.1.6網格質量評價標准31
2.1.7選擇合適的網格類型32
2.1.8網格自適應33
2.2GAMBIT網格划分34
2.2.1GAMBIT的基本功能與界面34
2.2.2GAMBIT基本術語37
2.2.3GAMBIT幾何通用操作37
2.2.4GAMBIT幾何造型40
2.2.5GAMBIT實體幾何操作49
2.2.6GAMBIT划分實體網格53
2.2.7划分體網格57
2.2.8划分邊界層網格60
2.2.9GAMBIT指定邊界和域類型62
2.2.10尺寸函數63
2.2.11網格划分策略分析簡介65
2.2.12網格質量管理及網格輸出66
2.3ICEMCFD網格划分68
2.3.1ICEMCFD基本功能與界面68
2.3.2ICEMCFD幾何體創建與處理72
2.3.3ICEMCFD划分非結構網格77
2.3.4ICEMCFD划分棱柱邊界層網格86
2.3.5ICEMCFD划分六面體結構化網格90
2.3.6ICEMCFD指定邊界和域類型以及輸出網格102
第3章FLUENT基礎與操作105
3.1FLUENT求解,啟動FLUENT與
FLUENT並行計算105
3.2FLUENT腳本文件自動運行107
3.3FLUENT文件類型108
3.4網格檢查108
3.4.1在FLUENT中檢查網格108
3.4.2報告網格統計量109
3.5計算域尺寸設置110
3.5.1FLUENT的計算單位系統110
3.5.2在FLUENT中設置計算域尺寸110
3.6定義湍流模型111
3.6.1流體與流動的分類111
3.6.2判斷湍流的標准112
3.6.3湍流模型的評價與選擇113
3.6.4壁面函數的選擇117
3.6.5在FLUENT中設定湍流模型118
3.7對流換熱計算121
3.7.1在FLUENT中考慮對流換熱121
3.7.2考慮自然對流問題的場合與方法122
3.8輻射換熱計算124
3.8.1選擇輻射換熱模型124
3.8.2在FLUENT中設定P1輻射模型125
3.8.3在FLUENT中設定DiscreteOrdinates輻射模型125
3.8.4輻射物質屬性定義126
3.9模擬不考慮化學反應的組分傳輸過程127
3.10化學反應流與燃燒模擬127
3.10.1FLUENT中的燃燒模型介紹127
3.10.2反應模型的選擇128
3.10.3通用有限速率模型130
3.10.4ISAT算法135
3.10.5導入CHEMKIN格式的化學反應機理136
3.10.6非預混燃燒模型之混合分數/PDF模型137
3.10.7非預混燃燒模型之層流火焰面模型138
3.10.8FLUENT中的煤燃燒模擬計算器的設置與使用139
3.10.9預混燃燒模型140
3.10.10部分預混燃燒模型141
3.10.11組分輸運概率密度函數PDF燃燒模型142
3.10.12FLUENT燃燒模擬可能遇到的點火問題142
3.11表面反應模擬143
3.12設定操作工況參數144
3.13設定單元區域條件146
3.13.1單元區域條件的類型146
3.13.2單元區域條件設定147
3.14多孔介質計算域149
3.15設定邊界條件150
3.15.1邊界條件類型150
3.15.2邊界條件設定151
3.16控制方程離散化171
3.16.1離散方法171
3.16.2離散格式172
3.16.3離散格式的選擇173
3.16.4在FLUENT中設置離散格式175
3.17求解方法175
3.17.1基於壓力的求解器175
3.17.2基於密度的求解器177
3.17.3在FLUENT中設置求解器177
3.18設置欠松弛因子178
3.19設置庫朗數179
3.20設置求解極限179
3.21求解初始化180
3.21.1全局初始化180
3.21.2對初始值進行局部修補181
3.22求解器的使用方法181
3.22.1使用求解器的基本步驟181
3.22.2在FLUENT中設置定常狀態的計算182
3.23確認收斂性182
3.24網格自適應182
3.25UDF的基本理論與應用183
3.25.1UDF的基本理論183
3.25.2UDF的應用183
3.26FLUENT中常見警告的出現原因和解決方法184
第4章后處理基礎與操作186
4.1計算后處理:FLUENT后處理186
4.1.1創建點、線和面187
4.1.2流場顯示190
4.1.3顯示網格191
4.1.4顯示等值線雲圖191
4.1.5顯示矢量圖192
4.1.6顯示軌跡線193
4.1.7顯示掃描面194
4.1.8創建動畫194
4.1.9顯示XY曲線195
4.1.10顯示柱狀圖195
4.1.11FLUENT計算報告196
4.1.12邊界通量報告196
4.1.13受力報告197
4.1.14投影面積198
4.1.15表面積分198
4.1.16體積分200
4.1.17參考值設定201
4.1.18算例設置報告201
4.2Tecplot數據處理202
4.2.1Tecplot360功能簡介202
4.2.2Tecplot360文件格式204
4.2.3Tecplot360讀入FLUENT文件208
4.2.4在Tecplot360中繪制XY曲線210
4.2.5在Tecplot360中顯示等值線雲圖211
4.2.6在Tecplot360中繪制矢量圖213
4.2.7在Tecplot360中繪制流線214
4.2.8在Tecplot360中繪制三維流場剖面圖215
4.2.9在Tecplot360中制作動畫218
4.2.10在Tecplot360中分析CFD數據221
第5章網格划分案例223
第一部分:利用GAMBIT划分網格223
5.1網格實例一:二維圓筒燃燒器網格划分223
5.1.1創建幾何實體224
5.1.2對實體進行網格划分225
5.1.3創建邊界條件並輸出網格226
5.2網格實例二:燃氣灶網格划分227
5.2.1創建燃氣灶實體模型228
5.2.2對實體進行網格划分232
5.2.3創建實體的邊界條件234
5.2.4輸出網格235
第二部分:利用ICEMCFD划分網格235
5.3網格實例三:引擎模型四面體划分235
5.3.1打開工程235
5.3.2Repair幾何實體236
5.3.3設置網格尺寸237
5.3.4初步計算並查看網格237
5.3.5光順網格238
5.3.6基於曲率自適應的網格加密238
5.3.7再次創建網格239
5.3.8切面顯示239
5.4網格實例四:機翼翼身組合體棱柱形網格划分239
5.4.1打開項目239
5.4.2划分棱柱層網格240
5.4.3創建機翼尾部密度區241
5.4.4再次計算網格並顯示242
5.4.5光順網格242
5.4.6生成六面體核心網格242
5.5網格實例五:二維管道四邊形網格划分243
5.5.1新建工程244
5.5.2初始化塊244
5.5.3分割塊244
5.5.4刪除Blocks245
5.5.5關聯塊頂點到幾何點245
5.5.6關聯Edge到Curve246
5.5.7顯示關聯247
5.5.8組合Curves247
5.5.9完成邊和線的關聯247
5.5.10移動剩余的頂點到幾何上248
5.5.11設置網格尺寸248
5.5.12生成並顯示網格249
5.5.13網格質量檢查249
5.5.14轉化成非結構化網格250
5.6網格實例六:三維管道六面體結構化網格250
5.6.1新建工程250
5.6.2檢查幾何拓撲251
5.6.3創建Part251
5.6.4創建材料點並保存工程252
5.6.5初始化塊252
5.6.6分割塊並建立拓撲結構253
5.6.7關聯曲線254
5.6.8初步生成網格255
5.6.9初步網格質量評估255
5.6.10建立O—grid255
5.6.11第二次生成網格256
5.6.12第二次網格質量評估256
5.6.13網格輸出257
5.7網格實例七:三維彎管六面體結構化網格257
5.7.1打開項目並創建Parts257
5.7.2創建體並初始化塊258
5.7.3切塊和刪除部分塊259
5.7.4關聯259
5.7.5移動頂點(1)260
5.7.6創建第一個O—grid260
5.7.7修飾塊261
5.7.8移動頂點(2)262
5.7.9創建第二個O—grid262
5.7.10設置網格尺寸並預覽網格263
5.7.11移動頂點以改善網格質量264
5.7.12重新查看網格264
5.8網格實例八:管內葉片三維六面體結構化網格265
5.8.1打開工程並創建Parts265
5.8.2創建體266
5.8.3初始化塊266
5.8.4創建關聯267
5.8.5塊分割267
5.8.6塌陷268
5.8.7邊關聯268
5.8.8設置面網格參數268
5.8.9網格質量檢查269
5.8.10創建O—grid269
5.8.11中間塊刪除並計算網格270
5.8.12網格質量檢查270
5.9網格實例九:半球方體三維六面體結構化網格271
5.9.1讀入工程271
5.9.2初始化塊272
5.9.3建立拓撲(1)273
5.9.4關聯(1)273
5.9.5設置網格參數(1)273
5.9.6預覽網格並檢查網格質量274
5.9.7建立拓撲(2)275
5.9.8關聯(2)275
5.9.9設置網格參數(2)276
5.9.10計算網格276
5.9.11檢查網格質量277
5.9.12局部網格參數設置277
5.10網格實例十:托架三維六面體結構化網格277
5.10.1創建新項目278
5.10.2初始化塊278
5.10.3移動塊頂點279
5.10.4分塊(1)279
5.10.5關聯並移動頂點280
5.10.6創建塊280
5.10.7關聯281
5.10.8分塊(2)281
5.10.9創建O—grid282
5.10.10設置邊緣O—grid283
5.10.11計算網格283
5.10.12網格質量評估284
5.10.13網格鏡像285
第6章綜合實戰案例一286
6.1算例一:空調房間室內氣流組織模擬286
6.1.1介紹286
6.1.2方法和設置286
6.1.3前期要求286
6.1.4問題描述287
6.1.5准備287
6.1.6設置和求解287
6.1.7總結291
6.2算例二:管內流動的模擬291
6.2.1介紹291
6.2.2方法和設置291
6.2.3前期要求291
6.2.4問題描述291
6.2.5准備291
6.2.6設置和求解292
6.2.7總結301
6.2.8參考文獻301
6.2.9練習與討論301
6.3算例三:外掠平板的流場與換熱301
6.3.1介紹301
6.3.2方法和設置301
6.3.3前期要求302
6.3.4問題描述302
6.3.5准備302
6.3.6設置與求解302
6.3.7總結310
6.3.8參考文獻310
6.3.9練習與討論310
6.4算例四:進氣歧管的流動模擬311
6.4.1介紹311
6.4.2方法和設置311
6.4.3前期要求311
6.4.4問題描述311
6.4.5准備312
6.4.6設置和求解312
6.4.7總結319
6.4.8參考文獻319
6.4.9練習與討論319
6.5算例五:漸縮漸擴管的無粘與可壓縮流動模擬319
6.5.1介紹319
6.5.2方法和設置319
6.5.3前期准備319
6.5.4問題描述320
6.5.5准備320
6.5.6設置和求解320
6.5.7總結327
6.5.8參考文獻327
6.5.9練習與討論327
6.6算例六:模擬水箱的水波運動327
6.6.1介紹327
6.6.2方法和設置327
6.6.3前期要求327
6.6.4問題描述328
6.6.5准備328
6.6.6設置和求解328
6.6.7總結335
6.6.8練習與討論335
6.7算例七:水平膜狀沸騰336
6.7.1介紹336
6.7.2前期要求336
6.7.3問題描述336
6.7.4設置和求解336
6.7.5分析341
6.7.6總結342
6.8算例八:機翼繞流可壓縮流動的模擬342
6.8.1介紹342
6.8.2方法和設置343
6.8.3前期要求343
6.8.4問題描述343
6.8.5准備343
6.8.6設置和求解343
6.8.7總結350
6.8.8練習與討論350
6.9算例九:利用歐拉模型解決攪拌器混合問題350
6.9.1介紹350
6.9.2方法和設置351
6.9.3問題描述351
6.9.4設置和求解351
6.10算例十:利用多相流混合模型和歐拉模型求解T形管流動360
6.10.1介紹360
6.10.2方法和設置360
6.10.3問題描述361
6.10.4設置和求解361
6.11算例十一:對固體燃料電池進行流體動力學模擬368
6.11.1介紹368
6.11.2方法和設置368
6.11.3問題描述368
6.11.4設置與求解368
第7章綜合實戰案例二378
7.1算例十二:使用噴尿素法並利用選擇性非催化還原法(SNCR)進行NOx模擬378
7.1.1介紹378
7.1.2方法和設置378
7.1.3前期要求378
7.1.4問題描述379
7.1.5准備379
7.1.6設置和求解379
7.2總結384
7.3算例十三:使用混合物模型模擬質量和熱量交換384
7.3.1介紹384
7.3.2前期要求384
7.3.3問題描述384
7.3.4設置和求解385
7.4算例十四:使用用戶自定義標量模擬電加熱(歐姆加熱)390
7.4.1介紹390
7.4.2方法和設置390
7.4.3前期要求390
7.4.4問題描述390
7.4.5准備391
7.4.6設置和求解391
7.4.7總結399
7.4.8練習與討論399
7.5算例十五:頂蓋驅動的腔體流動400
7.5.1介紹400
7.5.2方法和設置400
7.5.3前期要求400
7.5.4問題描述400
7.5.5准備400
7.5.6設置和求解400
7.5.7總結406
7.5.8參考文獻407
7.5.9練習與討論407
7.6算例十六:引擎流場模擬407
7.6.1介紹407
7.6.2方法和設置407
7.6.3前期要求407
7.6.4問題描述408
7.6.5准備408
7.6.6設置和求解408
7.6.7總結423
7.6.8練習和討論424
7.7算例十七:使用EBU(EddyBreakUp,渦破碎)模型模擬煤粉燃燒424
7.7.1介紹424
7.7.2技巧和設置424
7.7.3前期要求424
7.7.4問題描述424
7.7.5准備425
7.7.6設置和求解425
7.7.7結果436
7.8算例十八:多步焦炭反應模擬436
7.8.1介紹436
7.8.2技巧和設置436
7.8.3前期要求436
7.8.4問題描述436
7.8.5准備437
7.8.6設置和求解437
7.8.7結果444
7.8.8總結444
7.9算例十九:利用EDC燃燒模型模擬擴散火焰445
7.9.1介紹445
7.9.2前期要求445
7.9.3問題描述445
7.9.4准備445
7.9.5設置和求解445
7.9.6總結453
7.10算例二十:擴散射流火焰的PDF輸運方程模型模擬454
7.10.1介紹454
7.10.2技巧和設置454
7.10.3實驗概況454
7.10.4前期要求454
7.10.5問題描述454
7.10.6准備455
7.10.7設置和求解455
7.10.8總結461
7.11算例二十一:模擬圓形通道的表面反應461
7.11.1介紹461
7.11.2准備461
7.11.3設置和求解461
第8章綜合實戰案例三465
8.1算例二十二:模擬二維流化床的均勻流化作用465
8.1.1介紹465
8.1.2前期要求465
8.1.3問題描述465
8.1.4設置和求解466
8.2算例二十三:液體燃料燃燒469
8.2.1介紹469
8.2.2技巧和設置470
8.2.3前期准備470
8.2.4問題描述470
8.2.5准備470
8.2.6設置和求解471
8.2.7總結478
8.3算例二十四:偏心環形管道的非牛頓流體流動模擬478
8.3.1介紹478
8.3.2技巧和設置479
8.3.3前期要求479
8.3.4問題描述479
8.3.5准備479
8.3.6設置和求解479
8.3.7總結489
8.3.8參考文獻489
8.3.9練習與討論489
8.4算例二十五:離心式鼓風機模擬489
8.4.1介紹489
8.4.2問題描述490
8.4.3准備490
8.4.4設置和求解490
8.4.5總結498
8.5算例二十六:圓柱繞流模擬498
8.5.1介紹498
8.5.2問題描述498
8.5.3准備498
8.5.4設置和求解498
8.5.5總結506
8.5.6參考文獻506
第9章綜合實戰案例四507
9.1算例二十七:求解流固耦合換熱問題507
9.1.1介紹507
9.1.2問題描述507
9.1.3准備工作508
9.1.4設置和求解508
9.2總結519
9.3算例二十八:使用太陽光輻射加載模型模擬室內通風過程519
9.3.1介紹519
9.3.2問題描述520
9.3.3准備工作520
9.3.4設置與求解520
9.4附錄527
9.5算例二十九:利用FLUENT模擬核狀沸騰換熱過程527
9.5.1介紹527
9.5.2問題描述528
9.5.3准備工作528
9.5.4步驟和求解:單相流動528
9.5.5求解設置:沸騰流532
9.6算例三十:使用FLUENT的VOF多相流模型模擬大壩泄洪過程541
9.6.1問題描述541
9.6.2准備工作542
9.6.3設置與求解542
9.7總結546
9.8算例三十一:模擬離心泵的空化現象546
9.8.1問題描述546
9.8.2准備工作547
9.8.3設置與求解547
9.9總結551
9.10算例三十二:模擬噴霧蒸發過程552
9.10.1准備工作552
9.10.2問題描述552
9.10.3設置和求解552准備工作552
9.11總結568
9.12進一步改進568
9.13算例三十三:使用非預混燃燒模型模擬燃燒問題568
9.13.1前提條件568
9.13.2問題描述569
9.13.3設置和求解569
9.14總結581
9.15參考文獻581
9.16進一步改進581
9.17算例三十四:使用有限速率化學反應模型分析錐形室內的預混化學反應流581
9.17.1問題描述582
9.17.2設置和求解582
9.17.3結果590
9.18總結590
9.19參考文獻591
9.20算例三十五:選擇性催化還原(SCR)的脫硝過程模擬591
9.20.1網格591
9.20.2前期准備592
9.20.3問題描述592
9.20.4准備工作592
9.20.5設置和求解592
9.21總結601
9.22算例三十六:壁面溫度正弦狀變化的UDF設置及模擬601
9.22.1問題描述601
9.22.2准備工作601
9.22.3設置和求解602
9.23結果603
9.24總結604
9.25算例三十七:隨溫度而變化之粘性的UDF設置及模擬604
9.25.1問題描述604
9.25.2准備工作604
9.25.3設置和求解604
9.26結果607
9.27總結607
參考文獻608
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