CAE分析大系 ANSYS CFD疑难问题实例详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡坤，顾中浩，马海峰 著

图书标签:

• CAE
• ANSYS
• CFD
• 流体动力学
• 数值模拟
• 工程分析
• 有限元
• 疑难问题
• 实例
• 计算流体力学

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115454690

版次：1

商品编码：12225846

品牌：数艺社

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：432

正文语种：中文

编辑推荐

在实际工作中ANSYS CFD的应用会产生很多疑难问题，本书系统梳理了ANSYS CFD在结构分析应用中的一些疑难问题并给出解决办法或思路。问题涉及结构分析的前处理（几何建模、有限元模型）、求解分析（线性和非线性问题）、后处理以及一些接触分析的实例和其它问题，均来自于ANSYS 实际使用人员的实践。

内容简介

本书主要介绍ANSYS ICEM CFD及ANSYS FLUENT。其中，ICEM CFD部分主要包括ICEM CFD基础、几何处理、网格基础、分块网格基础以及非结构网格；FLUENT部分则包含了FLUENT基础、流动问题计算、传热计算、运动部件建模、多相流计算、反应流计算、耦合问题计算等。
本书以ANSYS CFD应用过程中可能会遇到的典型问题作为讨论对象。由于不同读者群工程背景的差异，因此在工作中所能碰到的问题存在较大的差异。本书不以特定CFD用户群为对象，而是从软件使用过程中可能会遇到的问题出发，力求成为一部CFD软件使用过程中的工具书，遇到问题可通过本书迅速找到解决办法。

目录

第一篇　ICEM CFD常见问题解答
第1章　ICEM CFD基础　10
【Q1】 ICEM CFD的基本使用流程　10
【Q2】 ICEM CFD的功能　10
【Q3】 ICEM CFD软件的类型　12
【Q4】 ICEM CFD工作路径设置　13
【Q5】 设置ICEM CFD的背景颜色　14
【Q6】 ICEM CFD多核并行处理设置　14
【Q7】 ICEM CFD中的几何单位设置　14
【Q8】 鼠标中键的替代方案　15
【案例1】ICEM CFD自动网格划分　15
【案例2】ICEM CFD分块六面体网格划分　20
第2章　几何处理　26
【Q1】 ICEM CFD中的几何拓扑　26
【Q2】 构建拓扑后几何线条颜色　26
【Q3】 ICEM CFD中Body的用途　27
【Q4】 ICEM CFD中Part的用途　28
【Q5】 几何点操作　28
【Q6】 几何线操作　31
【Q7】 几何面操作　34
【Q8】 变换几何体　37
【Q9】 如何按函数规律创建点　38
【Q10】 导入点云数据　39
【Q11】 Close Hole与Remove Hole的区别　40
【Q12】 快速构建流体内流域几何　40
【Q13】 快速创建外流域几何　41
【Q14】 ICEM CFD中的布尔运算　41
【Q15】 关于几何永久删除的问题　41
【案例1】几何修复　42
【案例2】几何创建　45
【案例3】外流计算域创建　52
【案例4】内流域创建　54
第3章　网格基础　57
【Q1】 关于网格的5个误区　57
【Q2】 结构网格与非结构网格　59
【Q3】 常用的网格形状　60
【Q4】 选用何种类型的网格　60
【Q5】 边界层网格　61
【Q6】 第一层网格高度　62
【Q7】 ICEM CFD查看网格质量　65
【Q8】 何为网格独立性验证　65
【Q9】“动网格”并非网格　66
【Q10】 周期网格　66
第4章　分块网格基础　67
【Q1】 何为Block　67
【Q2】 Block网格划分中的一些术语　67
【Q3】 将网格转化为Unstructural Mesh　68
【Q4】 如何输出结构网格　68
【Q5】 何为O型切分　68
【Q6】 Y型切分　70
【Q7】 三角形如何进行Y型切分　71
【Q8】 圆角的通用处理方式　71
【Q9】 边界层网格如何实现　73
【Q10】 如何删除O型块　74
【Q11】 3D网格中如何创建2D边界　75
【Q12】 2D分块网格关联时应该注意的问题　75
【Q13】 如何创建多区域分块网格　76
【Q14】 如何自顶向下创建Block 　76
【Q15】 如何自底向上创建Block 　77
【Q16】 如何利用From Vertices创建新的2D块　77
【Q17】 如何利用From Vertices创建新的3D块　79
【Q18】 Extrude Face方式创建3D块　81
【Q19】 2D to 3D创建3D块　82
【Q20】 块变换功能　84
【Q21】 顶点移动　87
【Q22】 关联的本质　90
【Q23】 Index Control的使用　91
【案例1】自底向上2D网格划分　92
【案例2】3D结构中的内部2D几何边界　96
【案例3】多区域分块网格　98
【案例4】旋风分离器分块网格划分　100
【案例5】管壳式换热器周期网格划分　110
第5章　非结构网格　115
【Q1】 使用非结构网格　115
【Q2】 非结构网格生成流程　116
【Q3】 定义网格尺寸　116
【Q4】 全局面网格参数　120
【Q5】 全局体网格参数　122
【Q6】 全局棱柱层网格参数　125
【Q7】 创建内部边界　127
【Q8】 各种面网格生成方法　127
【Q9】 创建多区域非结构网格　128
【Q10】 网格生成后创建的Part 　129
【案例1】3D外流域非结构网格划分　129
【案例2】3D内流域非结构网格划分　134
【案例3】2D非结构网格案例　141
【案例4】棱柱层网格划分　143
【案例5】笛卡儿网格划分　147
第二篇　FLUENT常见问题解答
第6章　FLUENT基础　152
【Q1】 工具　152
【Q2】 FLUENT应用领域分类　152
【Q3】 FLUENT一般流程　153
【Q4】 网格独立性验证　154
【Q5】 时间独立性验证　155
【Q6】 FLUENT界面　155
【Q7】 Fluent模型树节点　156
【案例】FLUENT工作流程　159
第7章　流动问题计算　168
【Q1】 流动问题计算中应考虑的一些问题　168
【Q2】 密度与压缩性　168
【Q3】 牛顿流体与非牛顿流体　170
【Q4】 湍流模型中使用非牛顿黏度模型　173
【Q5】 瞬态与稳态的选择　174
【Q6】 2D计算的一些问题　174
【Q7】 选用湍流还是层流　175
【Q8】 FLUENT中的湍流模型　176
【Q9】 湍流模型的选择　176
【Q10】 压力基求解器与密度基求解器　177
【Q11】 压力基中压力速度耦合算法　179
【Q12】 亚松弛因子的设定　179
【Q13】 Coupled中的Courant数设置　180
【Q14】 初始值设定　180
【Q15】 稳态计算收敛性判断　184
【Q16】 瞬态时间步长的确定　184
【Q17】 瞬态计算的收敛性判断　185
【案例1】不可压缩流动：Tesla阀内流场计算　186
【案例2】可压流动：RAE2822翼型外流场计算　194
【案例3】多孔介质流动计算　202
【案例4】非牛顿流体流动计算　208
第8章　传热计算　213
【Q1】 传热模型　213
【Q2】 壁面热边界　213
【Q3】 FLUENT中的辐射模型　214
【Q4】 辐射模型的选择　215
【Q5】 自然对流模拟的一些问题　216
【案例1】自然对流模拟：同心圆柱　217
【案例2】S2S辐射传热：自然对流　222
【案例3】DO辐射换热：汽车前灯　232
【案例4】太阳辐射换热：建筑物室内热计算　245
第9章　运动部件建模　257
【Q1】 运动部件的模拟方法　257
【Q2】 利用Profile文件定义运动　259
【Q3】 利用UDF定义运动　260
【Q4】 6DOF模型　262
【Q5】 Overset网格　263
【Q6】 运动部件定义　264
【Q7】 动网格方法：Smoothing 　265
【Q8】 动网格方法：Layering 　267
【Q9】 动网格方法：Remeshing 　268
【案例1】6DOF运动：箱体入水计算　270
【案例2】2．5D网格重构：齿轮泵流场计算　282
【案例3】In Cylinder动网格：气缸内气体压缩模拟　292
【案例4】MRF模型：风扇流场计算　299
【案例5】Overset模型：抖动的圆柱体　306
【案例6】6DOF被动运动：转动的水车　312
第10章　多相流计算　321
【Q1】 多相流形态　321
【Q2】 FLUENT中的多相流模型　321
【Q3】 多相流模型的选择　323
【Q4】 FLUENT多相流模拟步骤　324
【Q5】 VOF模型设置　325
【Q6】 混合模型设置　326
【Q7】 欧拉模型设置　327
【Q8】 颗粒流模拟　328
【Q9】 颗粒在流体中的曳力　328
【Q10】 DPM模型设置　331
【Q11】 DPM模型稳态及瞬态计算　333
【Q12】 DPM壁面条件　334
【Q13】 DPM颗粒相与连续相的匹配　335
【案例1】混合模型：空化喷嘴　337
【案例2】VOF模型：水中气泡运动　345
【案例3】凝固/融化模型：管道结冰　353
【案例4】PBM模型：鼓泡反应器　359
【案例5】DPM模型：颗粒负载流动　369
第11章　反应流计算　376
【Q1】 FLUENT中的组分输运及反应流模型　376
【Q2】 无反应组分输运模型　377
【Q3】 有限反应速率模型　379
【案例1】EDM模型：燃烧器　380
【案例2】部分预混燃烧模型：同轴燃烧器　391
【案例3】固体颗粒燃烧：煤燃烧　396
第12章　耦合问题计算　406
【Q1】 流固耦合基础　406
【Q2】 流固耦合计算方法　407
【Q3】 ANSYS Workbench中的流固耦合　408
【案例1】双向流固耦合：簧片阀　410
【案例2】热-结构耦合：T型管热应力计算　423

《流体动力学仿真探索：从理论到实践的精进之路》 本书旨在为广大工程师、科研人员及相关专业学生提供一个深入理解和掌握计算流体动力学（CFD）的系统性学习平台。我们深知，在实际工程应用中，理论知识与实践操作之间的鸿沟常常成为阻碍进步的绊脚石。因此，本书将理论的严谨性与工程的实用性巧妙结合，力求让读者不仅理解CFD的数学模型和数值方法，更能灵活运用这些工具解决复杂多样的工程问题。 核心内容聚焦： 本书不会涉及特定商业软件的安装、界面操作或具体菜单选项的讲解。我们的目标是构建一个普适性的CFD知识体系，使其能够应用于任何主流的CFD软件，培养读者独立分析和解决问题的能力，而非被软件的某个版本或特定操作所束缚。 第一部分：CFD基础理论的深度剖析 流体力学方程组的本质： 我们将从纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）出发，深入探讨其物理含义、推导过程以及不同简化形式（如欧拉方程、伯努利方程）在特定工况下的适用性。重点将放在理解这些方程所描述的流体运动基本规律，以及它们如何构成CFD仿真的数学基础。 数值方法的原理与辨析： 本部分将详细介绍离散化技术（如有限差分法、有限体积法、有限元法）的核心思想。读者将理解为何需要数值方法来求解偏微分方程，并能够辨析不同方法的优缺点及其在处理不同类型问题时的适用性。例如，有限体积法的守恒性、有限差分法的精度阶数、有限元法的灵活性等都将得到细致讲解。 湍流模型的精要解读： 湍流是流体力学研究中的一大挑战。本书将系统梳理各类湍流模型，包括雷诺平均（RANS）模型（如 Spalart-Allmaras, k-ε, k-ω 系列）、大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的基本原理、适用范围、模型假设以及它们在不同雷诺数和流动复杂性下的表现。我们将侧重于模型背后的物理概念，帮助读者选择最适合其工程问题的湍流模型。 求解器的核心机制： 尽管不涉及具体软件，但理解CFD求解器的内部工作机制至关重要。本书将介绍迭代求解器的发展历程，重点讲解线性方程组的求解方法（如高斯-赛德尔法、预条件共轭梯度法等），以及压力-速度耦合算法（如 SIMPLE, PISO 等）的原理，让读者理解数值求解过程的迭代性质和收敛性判断。 第二部分：工程应用中的CFD实践智慧 几何建模与网格生成： 尽管不教授CAD建模技巧，但本书将强调几何模型的质量对仿真精度的影响。我们将探讨如何构建适合CFD仿真的几何模型，以及网格划分策略的重要性，包括网格独立性分析、网格质量评估（如畸变度、长宽比）以及不同类型网格（结构网格、非结构网格、混合网格）的适用场景。 边界条件设定与物理模型选择： 这是CFD仿真成功的关键一步。本书将详细讲解各种常见边界条件的物理含义及其设定原则，例如速度入口、压力出口、壁面边界（无滑移、滑移）、对称边界、周期性边界等。同时，结合实际工程案例，指导读者如何根据流动现象选择合适的物理模型，如不可压缩/可压缩流、稳态/瞬态流、牛顿/非牛顿流、单相/多相流、热传输等。 仿真结果的分析与验证： 获得仿真结果仅仅是开始，如何解读和验证这些结果才是真正的挑战。本书将提供一套严谨的结果分析方法，包括可视化技术（流线、迹线、等值线、矢量图）、数据提取（压降、流量、速度剖面、受力分析）以及不确定性评估。我们将强调与实验数据或解析解的对比验证，以及如何通过网格收敛性研究和参数敏感性分析来增强结果的可信度。 常见工程问题的CFD解析策略： 本部分将提炼一系列典型的工程问题，并提供系统性的CFD解析思路。例如： 外部流动的气动性能评估： 涵盖汽车、飞机、风力涡轮机等外部流动的气动力/力矩计算，重点关注流动分离、诱导阻力、升力特性等。 内部流动的管路设计与优化： 分析管道、阀门、泵叶轮等内部流动的压降、流场均匀性、混合效率等，为管路系统设计提供依据。 传热与热管理仿真： 探讨电子设备散热、换热器性能、建筑节能等涉及热传导、对流、辐射的仿真技术。 多相流动的复杂现象： 介绍气液、气固、液液等相间相互作用的仿真方法，例如气泡上升、液滴蒸发、颗粒输运等。 声学与噪声预测： 探讨气动噪声的产生机理以及如何通过CFD方法进行预测。 第三部分：CFD研究的进阶与前沿 耦合仿真技术： 介绍CFD与其他仿真领域（如结构力学FEM、电磁场EM）的耦合方法，例如流固耦合（FSI）、流热耦合（TH）等，以应对更复杂的工程问题。 大规模并行计算与高性能计算（HPC）： 讨论如何在高性能计算平台上高效运行CFD仿真，包括并行计算的基本概念、任务分解、通信开销以及对大规模模型的处理策略。 数据驱动的CFD与机器学习： 探讨如何利用机器学习技术加速CFD仿真、优化模型选择、后处理数据以及构建代理模型，开启CFD研究的新方向。 CFD在创新设计中的应用： 鼓励读者将CFD作为一种强大的设计探索工具，通过迭代仿真优化产品性能，实现智能化、绿色化的产品设计。 本书的价值所在： 本书将帮助读者建立起一套独立、系统、深入的CFD知识体系。无论读者是初学者还是有一定经验的工程师，都能从中获得启发和提升。通过对基本原理的深刻理解，读者将不再局限于某个软件的操作，而是能够真正掌握CFD的核心精髓，从而在面对任何复杂的工程挑战时，都能游刃有余地运用CFD技术进行分析和决策，推动其在各行各业的工程实践中取得突破。本书致力于培养的是能够“思考”CFD的工程师，而非仅仅是“操作”CFD的工程师。

评分☆☆☆☆☆

在化工行业，过程模拟和优化是提升效率、降低成本的关键。CFD技术在反应器设计、混合器优化、多相流模拟等方面扮演着越来越重要的角色。然而，与许多其他工程领域一样，化工CFD仿真也面临着各种各样的挑战，比如复杂的化学反应动力学耦合、多相流的精确捕捉、以及大规模复杂几何模型的处理等。这些问题往往需要结合深厚的物理化学知识和精湛的CFD仿真技术才能有效解决。《CAE分析大系 ANSYS CFD疑难问题实例详解》的出现，让我眼前一亮。我期待书中能够深入探讨一些在化工领域特有的CFD难点，例如如何准确模拟多相流中的界面追踪问题，如何有效地耦合化学反应和流体动力学，如何处理高温高压环境下的物性变化，以及如何对复杂的反应器进行可靠性分析和性能评估。如果本书能够提供针对这些问题的详细解决方案和最佳实践，对于我们化工行业的CFD工程师来说，将是极其宝贵的参考资料，有助于我们解决实际工程中的复杂问题，推动技术进步。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触ANSYS CFD的初学者，虽然之前学习了一些基础的CFD理论，但在实际操作中，常常会因为各种报错和奇怪的结果而感到沮丧。市面上很多入门书籍，往往只停留在软件的基本操作介绍，对于如何理解报错信息，如何调整参数以获得合理的结果，以及如何将理论知识应用到实际问题中，都显得不够深入。当我看到《CAE分析大系 ANSYS CFD疑难问题实例详解》的介绍时，我立刻被吸引了。它不仅仅是一本操作手册，更像是一位经验丰富的导师，能够在我遇到困难时，给予及时的指导。我尤其期待书中能够针对一些新手常见的“坑”，比如网格质量对仿真结果的影响、求解器设置的陷阱、以及如何选择合适的边界条件等等，给出清晰易懂的解释和解决方案。如果这本书能让我摆脱“只会点点点，却不知道为什么”的状态，真正理解CFD仿真的内在逻辑，那么它将是我学习道路上最重要的助力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在CAE领域摸爬滚打多年的工程师，我一直在寻找能够深入剖析复杂CFD问题的实操性书籍，特别是针对ANSYS CFD这样强大的仿真工具，如何真正发挥其潜力，解决工程实践中的疑难杂症，一直是我关注的焦点。这款《CAE分析大系 ANSYS CFD疑难问题实例详解》的出现，无疑像一股清流，给了我极大的启发。我尤其看重它在“疑难问题”和“实例详解”这两个关键词上的承诺。在日常工作中，我们经常会遇到各种奇奇怪怪的仿真难题，比如网格生成效率不高，求解器收敛困难，湍流模型选择的困惑，以及后处理结果的不直观等等。很多时候，教科书上的理论知识固然重要，但面对具体工程问题时，往往显得有些苍白无力。而这本书，据我了解，正是通过大量的真实工程案例，手把手地指导读者如何一步步地解决这些棘手的问题，这对于我来说，是无价的。我期待这本书能够提供一套系统性的思路和方法论，让我能够更从容地应对各种复杂的CFD挑战，提升仿真效率和结果的可靠性。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在高校从事流体力学教学的教师，一直致力于将最前沿的CFD技术和最贴近工程实践的内容传授给学生。在教学过程中，我发现很多现有的教材虽然理论扎实，但在软件应用层面，尤其是ANSYS CFD这类复杂软件的实际操作和问题解决方面，存在明显的不足。学生们在完成课程设计或毕业论文时，常常会因为遇到各种技术难题而进退两难，而我所能提供的指导也受限于个人的经验和对软件最新功能的掌握程度。《CAE分析大系 ANSYS CFD疑难问题实例详解》这本书，在我看来，恰恰填补了这一空白。我非常期待书中能够包含一些具有代表性的工程案例，这些案例不仅能展示ANSYS CFD强大的功能，更能引导学生们理解CFD仿真的整个流程，包括问题定义、模型建立、网格划分、求解设置、结果分析以及错误排查等关键环节。如果这本书能提供详细的步骤和深刻的原理剖析，将极大地提高我教学的有效性，也帮助我的学生们更好地掌握CFD仿真技能，为他们未来的职业发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在航空航天领域从事CFD仿真工作的技术人员，我们经常需要模拟复杂的流场，例如高马赫数流动、气动弹性耦合、燃烧与流动耦合等。这些问题往往涉及高度非线性的物理模型，对求解器的稳定性和精度要求极高，同时也伴随着大量的计算资源消耗和收敛难题。我一直非常关注能够提供深入解决方案的专业书籍。《CAE分析大系 ANSYS CFD疑难问题实例详解》的出现，让我看到了希望。书中提到的“疑难问题实例详解”正是我们工作中经常遇到的痛点。我期待书中能够针对这些高端应用场景，提供详细的案例分析，例如如何有效地处理激波、如何准确模拟跨声速流动下的边界层分离、如何在复杂几何模型下优化网格生成策略、以及如何利用高级求解器技术来提高计算效率和收敛性。能够从书中学习到前沿的仿真技巧和解决思路，无疑将极大地提升我们团队的仿真能力和项目竞争力。

评分☆☆☆☆☆

包装好，质量赞，服务好，值得到

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CAE分析大系 ANSYS ICEM CFD工程实例详解赠DVD光盘1张 可以

评分☆☆☆☆☆

快递小哥棒棒的，大雪天还那么准时，谢谢谢谢

评分☆☆☆☆☆

当天下午下单，第二天上午就到了，非常好

评分☆☆☆☆☆

书不错，很喜欢，得花时间好好看看了，工作用书

评分☆☆☆☆☆

很有用的专业书，强烈推荐?

评分☆☆☆☆☆

有限元学习必须不断根据例子来实践，所以买本书来看看，啊不知道是不是正版，感觉裁剪有问题

评分☆☆☆☆☆

纸张还不错，胜在便宜。满300-200购买。

评分☆☆☆☆☆

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