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| 編輯推薦： |
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Fluent与传统的CFD计算方法相比，具有稳定性好、适用范围广、精度较高的优点，能高效地解决各个领域的复杂流动计算问题，是专业技术人员进行流场分析非常好的选择。
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本书全面介绍了Fluent 2024流场分析的各种功能和基本操作方法。全书共分14章，分别为流体力学基础、Fluent软件简介及操作使用、创建几何模型、划分网格、Fluent分析设置及求解、计算后处理、二维流动和传热的数值模拟、三维流动和传热的数值模拟、湍流模型模拟、多相流模型模拟、滑移网格模型模拟、动网格模型模拟、组份传输与气体燃烧的模拟以及UDF使用简介。本书实例丰富，讲解精辟。随书电子资料中包含了全书所有实例的源文件和操作过程的讲解视频，可以帮助读者高效地学习本书。
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| 關於作者： |
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夏德伟：2004年4月毕业于北京理工大学车辆工程学院，获得硕士学位，高级工程师，毕业后长期从事金属材料在航空航天领域研究，完成多项国家重点项目研究和生产试制。2006年出版图书《Unigraphics NX4.0中文版工业造型时尚百例》。
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| 目錄：
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前言第1章 流体力学基础 11.1 流体力学基本概念 21.1.1 连续介质模型 21.1.2 流体的基本性质 21.1.3 作用在流体上的力 41.1.4 流动分析基础 41.2 流体运动的基本概念 51.2.1 层流流动与湍流流动 51.2.2 有旋流动与无旋流动 61.2.3 声速与马赫数 61.2.4 膨胀波与激波 71.3 流体流动及传热的基本控制方程 81.3.1 物质导数 81.3.2 质量守恒方程（连续性方程） 91.3.3 动量守恒方程（连续性方程） 91.3.4 能量方程与导热方程 101.4 边界层理论 11第2章 Fluent软件简介及操作使用 132.1 CFD软件概述 142.2 Fluent软件概述 172.2.1 Fluent软件的运用领域 172.2.2 Fluent的构成 182.2.3 Fluent求解计划 182.3 Fluent的启动 192.3.1 直接启动 192.3.2 在Workbench中启动 202.4 Fluent的用户界面 222.5 Fluent 2024操作介绍 242.5.1 Fluent 2024对网格的基本操作 242.5.2 Fluent 2024基本计算模型 272.5.3 Fluent 2024求解器选择 272.5.4 选择Fluent的工作条件 282.6 Fluent的物理模型 292.6.1 粘性模型 292.6.2 多相流模型 302.6.3 辐射模型 312.6.4 组份模型 322.6.5 离散相模型 332.6.6 凝固和熔化模型 332.7 Fluent 的边界条件 332.8 Fluent的分析流程 34第3章 创建几何模型 373.1 启动DesignModeler 383.2 DesignModeler图形界面 393.2.1 图形界面介绍 393.2.2 菜单栏 403.2.3 工具栏 423.2.4 信息栏 423.2.5 鼠标操作 423.2.6 选择过滤器 433.2.7 单选 433.2.8 框选 443.3 绘制草图 443.3.1 设置单位 443.3.2 绘图平面 443.3.3 草图工具箱 453.4 三维建模 503.4.1 挤出特征 503.4.2 旋转特征 533.4.3 扫掠特征 543.4.4 蒙皮/放样 553.4.5 薄/表面 553.4.6 固定半径圆角 563.4.7 变量半径圆角 573.4.8 顶点圆角 573.4.9 倒角 583.4.10 模式 593.4.11 几何体转换 603.4.12 布尔运算 653.4.13 切片 663.4.14 单一几何体 683.5 概念建模 693.5.1 来自点的线 693.5.2 草图线 703.5.3 边线 703.5.4 曲线 703.5.5 分割边 713.5.6 边表面 723.5.7 草图表面 733.5.8 面表面 733.6 横截面 743.6.1 创建横截面 743.6.2 将横截面赋给线体 753.7 冻结和解冻 753.8 挤出机机头模型创建 76第4章 划分网格 834.1 网格生成技术 844.1.1 常用的网格单元 844.1.2 网格生成方法分类 844.1.3 网格类型的选择 874.1.4 网格质量 884.2 Meshing网格应用程序 894.2.1 网格划分步骤 894.2.2 分析类型 904.3 网格划分方法 914.3.1 自动 914.3.2 四面体 914.3.3 扫掠 934.3.4 多区域 934.4 全局网格控制 944.4.1 全局单元尺寸 944.4.2 全局尺寸调整 944.4.3 网格质量 964.4.4 禁用自适应尺寸调整功能 974.5 局部网格控制 984.5.1 局部尺寸调整 994.5.2 接触尺寸控制 1024.5.3 加密控制 1024.5.4 面网格剖分 1034.5.5 匹配控制 1044.5.6 收缩控制 1054.5.7 局部膨胀控制 1064.6 网格工具 1064.6.1 生成网格 1064.6.2 截面 1074.6.3 命名选择 1094.7 挤出机机头的网格划分 110第5章 Fluent分析设置及求解 1185.1 通用设置 1195.1.1 网格设置 1195.1.2 求解设置 1215.1.3 重力设置 1215.2 模型设置 1225.3 定义材料 1225.3.1 选择材料 1235.3.2 设置材料属性 1235.4 边界条件设置 1255.5 求解方法及控制参数设置 1265.5.1 求解方法设置 1265.5.2 求解控制设置 1295.6 求解初始化 1305.6.1 标准初始化 1305.6.2 混合初始化 1315.6.3 扫掠 1315.7 定义动画 1325.8 求解设置 1335.8.1 稳态求解设置 1335.8.2 瞬态求解设置 1345.9 挤出机机头分析求解 1345.9.1 分析设置 1345.9.2 求解设置 1395.9.3 求解 141第6章 计算后处理 1426.1 Fluent的后处理功能 1436.1.1 创建云图 1436.1.2 创建矢量图 1436.1.3 创建迹线图 1446.1.4 创建颗粒轨迹图 1456.1.5 创建平面 1456.2 挤出机机头后处理 1466.2.1 创建平面 1466.2.2 查看径向温度等值线和云图 1466.2.3 查看轴向温度等值线和云图 147第7章 二维流动和传热的数值模拟 1497.1 二维瞬间闸门倾洪流动模拟 1507.1.1 创建模型 1507.1.2 划分网格及命名边界 1537.1.3 分析设置 1547.1.4 求解设置 1587.1.5 求解 1607.1.6 结果后处理和保存文件 1617.2 喷嘴内气体流动分析 1627.2.1 创建模型 1627.2.2 划分网格及命名边界 1637.2.3 分析设置 1657.2.4 求解设置 1687.2.5 求解 1687.2.6 结果后处理和保存文件 1687.3 套管式换热器的流动和传热的模拟 1717.3.1 创建模型 1727.3.2 划分网格及命名边界 1737.3.3 分析设置 1747.3.4 求解设置 1787.3.5 求解 1797.3.6 结果后处理和保存文件 1797.4 轴对称孔板流量计的流动模拟 1807.4.1 创建模型 1817.4.2 划分网格及命名边界 1817.4.3 分析设置 1837.4.4 求解设置 1857.4.5 求解 1857.4.6 结果后处理和保存文件 1857.5 二维自然对流传热问题的分析 1867.5.1 创建模型 1877.5.2 划分网格及命名边界 1877.5.3 分析设置 1897.5.4 求解设置 1907.5.5 求解 1907.5.6 结果后处理和保存文件 191第8章 三维流动和传热的数值模拟 1928.1 混合器流动和传热的数值模拟 1938.1.1 创建模型 1938.1.2 划分网格及命名边界 1978.1.3 分析设置 1988.1.4 求解设置 2028.1.5 求解 2038.1.6 结果后处理和保存文件 2038.2 三维弯管流动的模拟 2068.2.1 创建模型 2078.2.2 划分网格及命名边界 2088.2.3 分析设置 2098.2.4 求解设置 2118.2.5 求解 2128.2.6 结果后处理和保存文件 2128.3 三维室内温度传热模拟 2148.3.1 创建模型 2158.3.2 划分网格及命名边界 2168.3.3 分析设置 2188.3.4 求解设置 2228.3.5 求解 2228.3.6 结果后处理和保存文件 2228.4 三维流-固耦合散热模拟 2268.4.1 创建模型 2268.4.2 划分网格及命名边界 2288.4.3 分析设置 2308.4.4 求解设置 2348.4.5 求解 2348.4.6 结果后处理和保存文件 234第9章 湍流模型模拟 2379.1 湍流模型概述 2389.1.1 Spalart-Allmaras（1 eqn）模型 2389.1.2 k-epsilon（2 eqn）模型 2389.1.3 k-omega（2 eqn）模型 2399.1.4 转捩 k-kl-omega（3 eqn）模型 2409.1.5 转捩 SST（4 eqn）模型 2409.1.6 雷诺应力（RSM-7 eqn）模型 2409.1.7 尺度自适应模型（SAS） 2419.1.8 分离涡模拟（DES）模型 2429.1.9 大涡模拟（LES） 2429.2 壁面函数概论 2429.2.1 标准壁面函数（SWF） 2429.2.2 可扩展壁面函数（SWF） 2439.2.3 非平衡壁面函数 2439.2.4 增强壁面函数（EWF） 2439.2.5 Menter-Lechner壁面函数 2439.3 湍流模型实例—瀑布流过圆柱形石块时的流场 2439.3.1 建立模型 2439.3.2 划分网格及命名边界 2449.3.3 分析设置 2469.3.4 求解设置 2499.3.5 求解 2509.3.6 结果后处理和保存文件 250第10章 多相流模型模拟 25310.1 Fluent中的多相流模型 25410.1.1 VOF模型 25410.1.2 Mixture模型（混合模型） 25410.1.3 欧拉模型 25510.2 通用多相流模型的选择与使用 25510.2.1 通用多相流模型的选择 25510.2.2 通用多相流模型的设置 25610.2.3 一般多相流问题的求解策略 25710.3 二维喷射流场模拟实例 25810.3.1 建立模型 25810.3.2 划分网格及命名边界 25910.3.3 分析设置 26010.3.4 求解 26510.3.5 结果后处理和保存文件 26510.4 低气相容积率的气泡流混合模型模拟 26610.4.1 建立模型 26710.4.2 划分网格及命名边界 26810.4.3 分析设置 26910.4.4 求解设置 27310.4.5 求解 27410.4.6 结果后处理和保存文件 27410.5 水油混合物T形管流动模拟实例 27510.5.1 建立模型 27510.5.2 划分网格及命名边界 27610.5.3 分析设置 27710.5.4 求解设置 28110.5.5 求解 28210.5.6 结果后处理和保存文件 28210.6 套管内气液两相流动模拟 28310.6.1 建立模型 28310.6.2 划分网格及命名边界 28510.6.3 分析设置 28510.6.4 求解设置 28910.6.5 求解 29010.6.6 结果后处理和保存文件 290第11章 滑移网格模型模拟 29311.1 滑移网格模型概述 29411.2 滑移网格的设置 29511.3 用MRF法模拟二维离心泵的流场 29611.3.1 建立模型 29711.3.2 划分网格及命名边界 30111.3.3 分析设置 30411.3.4 求解设置 30711.3.5 求解 30811.3.6 结果后处理和保存文件 308第12章 动网格模型模拟 31112.1 动网格模型概述 31212.2 动网格的设置 31312.2.1 动网格参数的设置 31412.2.2 动网格运动方式的定义 31512.2.3 动网格预览 31612.3 二维实体入水模拟实例 31712.3.1 建立模型 31712.3.2 划分网格及命名边界 31812.3.3 分析设置 31912.3.4 求解设置 32412.3.5 求解 32612.3.6 结果后处理和保存文件 32712.4 隧道中两车相对行驶的流场模拟实例 32812.4.1 建立模型 32812.4.2 划分网格及命名边界 32912.4.3 分析设置 32912.4.4 求解设置 33312.4.5 求解 33412.4.6 结果后处理和保存文件 334第13章 组份传输与气体燃烧的模拟 33713.1 燃烧模型 33813.1.1 燃烧模型概述 33813.1.2 组份传递模型 33813.1.3 非预混燃烧模型 33913.1.4 预混合燃烧模型 34013.1.5 部分预混合燃烧模型 34013.1.6 联合概率密度输运模型 34013.2 气体燃烧温度场模拟 34113.2.1 建立模型 34113.2.2 划分网格及命名边界 34213.2.3 分析设置 34313.2.4 求解设置 34713.2.5 求解 34713.2.6 结果后处理和保存文件 34713.3 废气排放组份浓度模拟 34913.3.1 建立模型 34913.3.2 划分网格及命名边界 35013.3.3 分析设置 35113.3.4 求解设置 35513.3.5 求解 35613.3.6 结果后处理和保存文件 356第14章 UDF使用简介 35814.1 UDF基础 35914.1.1 UDF概述 35914.1.2 Fluent网格拓扑 35914.1.3 Fluent数据类型 36014.2 UDF宏 36114.2.1 UDF中访问Fluent变量的宏 36114.2.2 UDF实用工具宏 36614.2.3 常用DEFINE宏 37614.3 UDF的解释和编译 37814.3.1 UDF的解释 37914.3.2 UDF的编译 37914.3.3 在Fluent中激活UDF 37914.4 UDF应用实例——焊接铝板 38114.4.1 建立模型 38114.4.2 划分网格及命名边界 38314.4.3 编写UDF 38414.4.4 分析设置 38414.4.5 求解设置 38714.4.6 求解 38814.4.7 查看求解结果 389
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计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是20世纪60年代起伴随计算机技术的发展迅速崛起的一门新型独立学科。它建立在流体动力学以及数值计算方法的基础上，以研究物理问题为目的，可通过计算机数值计算和图像显示方法，在时间和空间上定量地描述流场数值解。经过半个世纪的迅猛发展，各种CFD通用性软件陆续出现，成为解决各种流体流动与传热问题的强有力的工具，并作为一种商品化软件为工业界广泛接受。随着其性能日趋完善以及应用范围的不断扩大，如今CFD技术早已超越了传统的流体机械与流体工程等应用范畴，成功地应用于航空、航运、海洋、环境、水利、食品、化工、核能、冶金、建筑等各种科学技术领域。试验研究、理论分析方法和数值模拟是研究流体运动规律的三种基本方法，它们的发展是相互依赖、相互促进的。计算流体力学的兴起促进了流体力学的发展，改变了流体力学研究工作的状况，使得对很多原来认为很难解决的问题的研究，如超声速、高超声速钝体绕流、分离流和湍流问题等，都有了不同程度的发展，而且为流体力学研究工作提供了新的前景。计算流体力学的兴起促进了试验研究和理论分析方法的发展，为简化流动模型的创建提供了更多的依据，使很多分析方法得到了发展和完善，更重要的是计算流体力学采用它独有的、新的研究方法—数值模拟方法，研究流体运动的基本物理特性。其特点如下：1）可以给出流体运动区域内的离散解，而不是解析解，这区别于一般理论分析方法。2）计算流体力学的发展与计算机技术的发展直接相关。这是因为可以模拟的流体运动的复杂程度、解决问题的广度都与计算机速度、内存容量等直接相关。3）若物理问题的数学提法（包括数学方程及其相应的边界条件）是正确的，则可在较广泛的流动参数（如马赫数、雷诺数、气体性质、模型尺度等）范围内研究流体力学问题，且能给出流场参数的定量结果。以上这些是风洞试验和理论分析难以做到的。然而，要创建正确的数学方程还必须与试验研究相结合。另外，严格的稳定性分析、误差估计和收敛性理论的发展还跟不上数值模拟的进展，所以在计算流体力学中仍必须依靠一些较简单的、线性化的、与原问题有密切关系的模型方程的严格数学分析，给出所求解问题数值解的理论依据，并依靠数值试验、地面试验和物理特性分析，验证计算方法的可靠性，从而进一步改进计算方法。Fluent是通用CFD软件，从1975年在谢菲尔德大学开发出Tempest（Fluent的原形）到1988年Fluent Inc.成立，再到2006年被Ansys公司收购（其间Fluent收购了在同领域竞争的FDI公司和POLYFLOW公司），其功能不断得到扩充和发展。Fluent可用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而Fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使Fluent在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面得到了广泛应用。Fluent的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发。针对各种复杂流动的物理现象，Fluent采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。基于上述思想，Fluent开发了适用于各个领域的流动模拟软件，这些软件能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其他复杂的物理现象，软件之间采用了统一的网格生成技术及共同的图形界面，而各软件之间的区别仅是应用的工业背景不同，因此大大方便了用户。Fluent与传统的CFD计算方法相比，具有以下优点：1）稳定性好。Fluent经过大量算例考核，与试验符合较好。2）适用范围广。Fluent含有多种传热燃烧模型及多相流模型，可应用于从可压到不可压、从低速到高超声速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混合等几乎所有与流体相关的领域。3）精度较高。其精度可达二阶精度。本书全面介绍了Fluent 2024流场分析的各种功能和基本操作方法。全书共分14章，分别为流体力学基础、Fluent软件简介及操作使用、创建几何模型、划分网格、Fluent分析设置及求解、计算后处理、二维流动和传热的数值模拟、三维流动和传热的数值模拟、湍流模型模拟、多相流模型模拟、滑移网格模型模拟、动网格模型模拟、组份传输与气体燃烧的模拟以及UDF使用简介。本书实例丰富，讲解精辟。随书电子资料中包含了全书所有实例的源文件和操作过程的讲解视频，可以帮助读者高效地学习本书，读者可以登录百度网盘（链接：https://pan.baidu.com/s/1A5CzxVfCxdj0c5DgqmZTWw；密码：cg6y）进行下载，或者扫描下面二维码下载：本书由魏桥国科（滨州）科学技术产业工程研究院有限公司夏德伟总经理和河北工业职业技术大学的胡仁喜教授编写，其中夏德伟执笔编写了第1~8章，胡仁喜执笔编写了第9~14章。由于编者水平有限，书中难免有不妥、疏漏之处，竭诚欢迎广大读者加入学习交流群（QQ：540685255）或者发电子邮件到编者信箱714491436@qq.com，对本书提出批评和建议，以便做进一步修改和补充。编 者
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