CFD基础与软件应用 —— Gambit、ICEM、Fluent、CFX、Tecplot 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书针对本科生和硕士研究生开设热流体软件基础与应用课程而编写，内容涵盖CFD基础、ANSYS Fluent、ANSYS CFX和Tecplot的基本操作与工程应用范例，其中Fluent部分有9个典型范例，CFX部分有7个典型范例。本书的主要读者对象是理工科院校的本科生和硕士研究生，也可供相关专业的科技人员参考使用。

目录

前言

第1篇CFD基础

第1章计算流体力学概论

第1节计算流体力学与数值模拟

第2节计算流体力学的发展

第3节计算流体力学基本概念

第4节差分格式构造方法

第5节差分格式的相容性、收敛性和稳定性

第2章湍流模型概述

第1节瞬时速度、时均速度和脉动速度

第2节雷诺应力与紊流模型

第3节常用紊流模型

第4节常用计算公式

第5节关于紊流模型的阅读内容

第2篇ANSYS Fluent应用基础练习

第1章旋转阀门通道内的水流流动分析——网格划分基础与计算结果分析

第1节利用Gambit进行几何建模

第2节利用Gambit进行网格划分

第3节设置边界类型，保存网格文件

第4节启动ANSYS Fluent进行求解

第5节计算结果后处理

第6节若干问题讨论

课后练习

第2章可压缩气体在缩放喷管中的非定常流动——自定义函数UDF的应用

第1节利用ICEM创建几何模型

第2节创建非结构化网格

第3节启动Fluent进行定常流动计算

第4节定常流动计算结果的后处理

第5节非定常边界条件的设置及计算

课后练习

第3章二维机翼的可压缩气体绕流

第1节利用ICEM创建几何模型

第2节划分结构化网格

第3节启动ANSYS Fluent进行求解计算

第4节计算结果后处理

课后练习

第4章离心泵内的流动——移动区域的应用

目录第1节利用Gambit建立几何模型

第2节网格划分

第3节边界类型设置

第4节启动ANSYS Fluent，采用MRF方法进行模拟计算

第5节计算结果后处理

第6节采用非定常的移动网格模型进行计算

课后练习

第5章喷泉喷射过程数值模型——VOF模型的应用

第1节建立模型

第2节定义边界条件

第3节网格划分

第4节启动ANSYS Fluent计算

第5节后处理

课后练习

第6章引射式冷热水混合器内的流动过程——能量方程的应用

第1节导入几何模型

第2节划分网格

第3节边界类型设置

第4节导入ANSYS Fluent计算

第5节计算结果后处理

课后练习

第7章电路板芯片散热数值模拟——流固耦合散热问题

第1节启动ANSYS Fluent，设置网格和模型

第2节定义固体材料及流域

第3节设置边界条件

第4节求解计算

第5节计算结果后处理

第6节考虑芯片与电路板之间的热阻

课后练习

第8章煤粉燃烧数值模拟——非预混燃烧模型的应用

第1节启动ICEM创建几何模型

第2节创建非结构化网格

第3节启动ANSYS Fluent，进行初步设置

第4节建立PDF模型文件

第5节辐射模型及离散相设置

第6节设置连续相和离散相的材料

第7节设置边界条件

第8节求解计算

第9节计算结果的后处理

第10节能量平衡及颗粒状态报告

附录Fluent中各种辐射模型的优点及局限性

第9章旋风分离器内的颗粒分离过程——DPM模型的应用

第1节划分网格

第2节边界类型设置

第3节导入ANSYS Fluent计算

第4节DPM模型设置

第5节后处理

课后练习

第3篇ANSYS CFX应用基础练习

第1章可压缩气体在缩放喷管内的流动——结构化网格

第1节划分网格

第2节启动CFX-Pre进行物理定义

第3节启动CFX-Solver Manager求解

第4节启动CFX-Post进行结果后处理

第5节数值模拟计算分析报告

第2章低流速绕圆柱的卡门涡街流动——非结构网格

第1节利用ICEM创建几何模型

第2节创建非结构化网格

第3节启动CFX-Pre进行物理定义

第4节启动CFX-Solver Manager求解

第5节启动CFX-Post进行结果后处理

第3章有相变的流动——空化模型的应用

第1节划分网格

第2节启动CFX-Pre进行物理定义

第3节启动CFX-Solver Manager计算初值文件

第4节非定常计算

第5节启动CFX-Post进行结果后处理

第4章T形管冷热混合器——结构化网格

第1节划分网格

第2节启动CFX-Pre进行物理定义

第3节启动CFX-Solver Manager求解

第4节启动CFX-Post进行结果后处理

第5章汽车绕流问题——结构化网格

第1节划分网格

第2节启动CFX-Pre进行物理定义

第3节启动CFX-Solver Manager求解

第4节启动CFX-Post进行结果后处理

第6章船舶水上行驶问题——自由表面模型的应用

第1节划分网格

第2节启动CFX-Pre进行物理定义

第3节启动CFX-Solver Manager求解

第4节启动CFX-Post进行结果后处理

第7章叶轮机械的建模与计算——Turbogrid的应用

第1节绘制叶轮与导叶的结构化网格

第2节绘制出入口管路的结构化网格

第3节启动CFX-Pre进行算例设置

第4节启动CFX-Solver Manager进行定常流动计算

第5节利用CFX-Post进行计算结果的后处理

第4篇CFD后处理软件——Tecplot 360应用简介

第1章滑动阀门内流动计算结果后处理——利用Tecplot处理二维流动问题

第1节启动Tecplot 360，读入文件

第2节Tecplot的基本操作

第3节绘制流线相关的操作

第4节绘制云图与等值线

第5节绘制速度分布云图与速度矢量图

第6节在图中插入文字

第7节绘制流域的涡量图

第8节仿真计算结果的统计计算

第9节坐标轴的设置

第2章利用Tecplot 360处理三维流动问题

第1节启动Tecplot 360，读入数据

第2节创建切片并绘制切平面上分布图

参考文献

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前言

前言

人类的生活越来越离不开对流体流动规律的研究，无论是航空、航天、航海，还是石油化工、汽车外形设计，乃至医学领域等，都与流体流动问题密切相关。而由于流体流动的特殊性，包括流体的易变形性、可压缩性等，到目前为止，人们对流体流动规律的认识还远远不够。

自阿基米德开始，科学家们在实验研究和理论研究的基础上，逐渐建立起流体流动的规律和控制微分方程，比如阿基米德的浮力定理、牛顿内摩擦定律、欧拉方程、N-S方程等。这些前人的研究成果无疑给我们带来了许多惊喜，也使后人可以对比较简单的流动问题进行有效的研究和计算。但当遇到比较复杂的流动问题时，类似于伯努利方程等就难以胜任了，特别是涉及需要研究流场内部的流动细节时，比如压力分布或速度分布，此时就需要求解N-S方程了。对于欧拉方程和N-S方程，我们假定这些控制方程是正确的，但由于方程的非线性问题，目前对这些方程的求解还是很无奈的。为此，科学家们提出了采用离散的方法求解微分方程，将连续的流场空间离散化，在离散点上利用差分方法将微分方程转化为代数方程，构成代数方程组，进而求解离散点上的值，用离散解来替代连续解，这就是计算流体力学的基本出发点。

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD），是20世纪50年代以来随着计算机的发展而产生的一个介于数学、流体力学和计算机科学之间的交叉学科，主要研究内容是通过计算机和数值方法来求解流体力学的控制方程，对流体力学问题进行仿真计算模拟和分析。早在20世纪初就有人提出了用数值方法来解流体力学问题的思想，但是由于这种问题本身的复杂性和当时计算工具的落后，这一思想并未引起人们重视。自从20世纪40年代中期电子计算机问世以来，用电子计算机进行数值模拟和计算才成为现实。1963年，美国的F.H.哈洛和J.E.弗罗姆用当时的IBM7090计算机，成功地解决了二维长方形柱体的绕流问题并给出尾流涡街的形成和演变过程，受到普遍的重视。1965年，哈洛和弗罗姆发表“流体动力学的计算机实验”一文，对计算机在流体力学中的巨大作用做了介绍。从此，人们把20世纪60年代中期看成是计算流体力学兴起的年代。

计算流体力学的发展历史虽然不长，但已广泛深入到流体力学的各个领域。许多优秀的CFD商业软件也相继问世，比如Fluent、CFX、Star-CD等。1981年，英国CHAM公司首先推出求解流动与传热问题的商业软件PHOENICS，自此，在国际软件产业中迅速形成了通称为CFD软件的产业市场。种类繁多的流动与传热问题商业软件的相继发布，在促进CFD技术在工业实际应用方面起了很大的作用。CFD软件之间还可以方便地进行数值交换，并采用统一的前、后处理工具，这就避免了科研工作者在设计计算机算法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上，所以这些软件的推出，大大方便了相关科技人员的研究工作。

本书是针对工科院校本科生和研究生开设相关课程而编写的，是一本CFD基础与软件应用方面的入门教材。本书在介绍CFD基本概念的基础上，通过对多个流体工程中常见典型问题的求解过程，在前处理方面介绍了Gambit、ICEM的应用方法与技巧；在求解计算方面介绍了ANSYS Fluent和ANSYS CFX两个软件平台的应用；后处理方面介绍了Tecplot 360的应用。编写的风格是“跟我学”的方式，从建模到计算，再到计算结果的后处理，一步一步地完成对问题的仿真计算与分析。另外，对本书的内容，读者或教师也可根据不同的专业或感兴趣的课题进行有选择的阅读。

本书由韩占忠、黄彪、吴钦、朱宏政共同编写，由韩占忠担任主编，具体分工如下：第2篇的第5、6、9章由安徽理工大学朱宏政博士编写；第3篇的第1、2、3、4章由北京理工大学黄彪博士编写；第3篇的第5、6、7章由北京理工大学吴钦博士编写；其余部分由韩占忠主笔。在本书的编写过程中，得到了北京理工大学流体工程研究所所有教师和部分研究生的大力支持和许多有益的建议，在此一并表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中难免有错漏之处，望广大读者海涵并给予指正。

编者