【CFD工程仿真與案例實戰】精通CFD工程仿真與案例實戰 FLUENT GAMBIT I pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李鵬飛徐敏義王飛飛 著

圖書標籤:

• CFD
• Fluent
• Gambit
• 工程仿真
• 計算流體力學
• 流體動力學
• 數值模擬
• 案例分析
• 工業應用
• 仿真技術

店鋪： 世紀書緣專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115453136

商品編碼：13613994526

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2017-05-01

字數：1099

商品參數

精通CFD工程仿真與案例實戰 FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot 第2版
	定價	108.00
	齣版社	人民郵電齣版社
	版次	第2版
	齣版時間	2017年05月
	開本	16開
	作者	李鵬飛 徐敏義 王飛飛
	裝幀	平裝
	頁數	0
	字數	1099
	ISBN編碼	9787115453136

內容介紹
本書詳細介紹瞭FLUENT、GAMBIT、ICEM CFD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，增加瞭近幾年CFD的熱點應用，結閤讀者意見進行完善和改進後的第二版。 全書共分9章。第1章介紹瞭CFD基本理論及軟件的基本應用，並通過簡單實用的算例，說明瞭FLUENT的求解過程和後處理步驟。第2章介紹瞭CFD前處理概念和GAMBIT、ICEM CFD的使用方法。第3章介紹瞭CFD求解理論和FLUENT的使用方法。第4章介紹瞭FLUENT後處理和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綫，詳細介紹GAMBIT和ICEM CFD創建四麵體網格、六麵體網格的功能應用，涉及局部加密法、邊界層網格和塊結構化網格的劃分方法。第6章至第9章都是綜閤實戰案例，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，全麵介紹瞭FLUENT、GAMBIT、ICEM CFD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瞭ICEM CFD和FLUENT在各大領域中的典型應用，本書的這些經典算例是對ICEM CFD和FLUENT功能應用很全麵的總結。 本書可作為能源、航空航天、船舶、石油、化工、機械、製造、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，特彆是從事CFD基礎和應用計算的人員學習參考。

作者介紹
李鵬飛，博士，畢業於北京大學，曾任北京大學博士後，美國康涅狄格大學博士後，澳大利亞阿德萊德大學訪問學者，從事CFD模擬工作10年，發錶SCI論文30餘篇，編寫瞭《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，擁有十餘項專利。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）、加拿大皇後大學訪問學者，從事CFD模擬工作10年，發錶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，發錶SCI論文20餘篇。目前任華中科技大學環境學院教師，長期從事CFD研究工作。

關聯推薦
8個經典網格ICEM CFD劃分實例 37個經典的FLUENT案例 255分鍾的算例視頻講解及各算例源文件 業內專傢寫作的案頭CFD應用指南
目錄
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
1.1.3 CFD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 後處理 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 後處理軟件 10
1.4 FLUENT的操作界麵 11
1.4.1 啓動FLUENT界麵 11
1.4.2 FLUENT主界麵 12
1.5 FLUENT的基礎操作 13
1.5.1 啓動ANSYS FLUENT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 顯示齣口溫度的XY點圖 25
1.7 本章總結 25
第2章 網格基礎與操作 26
2.1 CFD網格前處理理論準備 26
2.1.1 劃分網格的目的 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 壁麵和近壁區網格處理原則 29
2.1.6 網格質量評價標準 31
2.1.7 選擇閤適的網格類型 32
2.1.8 網格自適應 33
2.2 GAMBIT網格劃分 34
2.2.1 GAMBIT的基本功能與界麵 34
2.2.2 GAMBIT基本術語 37
2.2.3 GAMBIT幾何通用操作 37
2.2.4 GAMBIT幾何造型 40
2.2.5 GAMBIT實體幾何操作 49
2.2.6 GAMBIT劃分實體網格 53
2.2.7 劃分體網格 57
2.2.8 劃分邊界層網格 60
2.2.9 GAMBIT指定邊界和域類型 62
2.2.10 尺寸函數 63
2.2.11 網格劃分策略分析簡介 65
2.2.12 網格質量管理及網格輸齣 66
2.3 ICEM CFD網格劃分 68
2.3.1 ICEM CFD基本功能與界麵 68
2.3.2 ICEM CFD幾何體創建與處理 72
2.3.3 ICEM CFD劃分非結構網格 77
2.3.4 ICEM CFD劃分棱柱邊界層網格 86
2.3.5 ICEM CFD劃分六麵體結構化
網格 90
2.3.6 ICEM CFD指定邊界和域類型
以及輸齣網格 102
第3章 FLUENT基礎與操作 105
3.1 FLUENT求解，啓動FLUENT與
FLUENT並行計算 105
3.2 FLUENT腳本文件自動運行 107
3.3 FLUENT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
3.5.1 FLUENT的計算單位係統 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 判斷湍流的標準 112
3.6.3 湍流模型的評價與選擇 113
3.6.4 壁麵函數的選擇 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閤與
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Discrete
Ordinates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
3.10.1 FLUENT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
3.10.4 ISAT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閤分數/PDF
模型 137
3.10.7 非預混燃燒模型之層流火焰麵
模型 138
3.10.8 FLUENT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
3.10.12 FLUENT燃燒模擬可能遇到的
點火問題 142
3.11 錶麵反應模擬 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 控製方程離散化 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 設置欠鬆弛因子 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
3.25 UDF的基本理論與應用 183
3.25.1 UDF的基本理論 183
3.25.2 UDF的應用 183
3.26 FLUENT中常見警告的齣現原因和
解決方法 184
第4章 後處理基礎與操作 186
4.1 計算後處理：FLUENT後處理 186
4.1.1 創建點、綫和麵 187
4.1.2 流場顯示 190
4.1.3 顯示網格 191
4.1.4 顯示等值綫雲圖 191
4.1.5 顯示矢量圖 192
4.1.6 顯示軌跡綫 193
4.1.7 顯示掃描麵 194
4.1.8 創建動畫 194
4.1.9 顯示XY麯綫 195
4.1.10 顯示柱狀圖 195
4.1.11 FLUENT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 投影麵積 198
4.1.15 錶麵積分 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
4.2 Tecplot數據處理 202
4.2.1 Tecplot 360功能簡介 202
4.2.2 Tecplot 360 文件格式 204
4.2.3 Tecplot 360 讀入FLUENT
文件 208
4.2.4 在Tecplot 360中繪製XY麯綫 210
4.2.5 在Tecplot 360中顯示等
值綫雲圖 211
4.2.6 在Tecplot 360中繪製矢量圖 213
4.2.7 在Tecplot 360中繪製流綫 214
4.2.8 在Tecplot 360中繪製三維流場
剖麵圖 215
4.2.9 在Tecplot 360中製作動畫 218
4.2.10 在Tecplot 360中分析CFD
數據 221
第5章 網格劃分案例 223
第—部分：利用GAMBIT劃分網格 223
5.1 網格實例—：二維圓筒燃燒器網格
劃分 223
5.1.1 創建幾何實體 224
5.1.2 對實體進行網格劃分 225
5.1.3 創建邊界條件並輸齣網格 226
5.2 網格實例二：燃氣竈網格劃分 227
5.2.1 創建燃氣竈實體模型 228
5.2.2 對實體進行網格劃分 232
5.2.3 創建實體的邊界條件 234
5.2.4 輸齣網格 235
第二部分：利用ICEM CFD劃分網格 235
5.3 網格實例三：引擎模型四麵體劃分 235
5.3.1 打開工程 235
5.3.2 Repair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 基於麯率自適應的網格加密 238
5.3.7 再次創建網格 239
5.3.8 切麵顯示 239
5.4 網格實例四：機翼翼身組閤體棱柱形
網格劃分 239
5.4.1 打開項目 239
5.4.2 劃分棱柱層網格 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 生成六麵體核心網格 242
5.5 網格實例五：二維管道四邊形網格
劃分 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 Blocks 245
5.5.5 關聯塊頂點到幾何點 245
5.5.6 關聯Edge到Curve 246
5.5.7 顯示關聯 247
5.5.8 組閤Curves 247
5.5.9 完成邊和綫的關聯 247
5.5.10 移動剩餘的頂點到幾何上 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麵體結構化
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Part 251
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 關聯麯綫 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-grid 255
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 網格輸齣 257
5.7 網格實例七：三維彎管六麵體結構化
網格 257
5.7.1 打開項目並創建Parts 257
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—個O-grid 260
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-grid 262
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：管內葉片三維六麵體
結構化網格 265
5.8.1 打開工程並創建Parts 265
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 設置麵網格參數 268
5.8.9 網格質量檢查 269
5.8.10 創建O-grid 269
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：半球方體三維六麵體
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：托架三維六麵體結構化
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-grid 282
5.10.10 設置邊緣O-grid 283
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 綜閤實戰案例— 286
6.1 算例—：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 準備 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 準備 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：外掠平闆的流場與換熱 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 準備 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 準備 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 前期準備 319
6.5.4 問題描述 320
6.5.5 準備 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 準備 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 準備 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
混閤問題 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：利用多相流混閤模型和歐拉模型
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—：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 綜閤實戰案例二 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 準備 379
7.1.6 設置和求解 379
7.2 總結 384
7.3 算例十三：使用混閤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 準備 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 準備 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 準備 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（Eddy Break Up，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 準備 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 準備 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 準備 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 準備 455
7.10.7 設置和求解 455
7.10.8 總結 461
7.11 算例二十—：模擬圓形通道的錶麵
反應 461
7.11.1 介紹 461
7.11.2 準備 461
7.11.3 設置和求解 461
第8章 綜閤實戰案例三 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 前期準備 470
8.2.4 問題描述 470
8.2.5 準備 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 準備 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 準備 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 準備 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 綜閤實戰案例四 507
9.1 算例二十七：求解流固耦閤換熱
問題 507
9.1.1 介紹 507
9.1.2 問題描述 507
9.1.3 準備工作 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 準備工作 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 準備工作 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 準備工作 542
9.6.3 設置與求解 542
9.7 總結 546
9.8 算例三十—：模擬離心泵的空化
現象 546
9.8.1 問題描述 546
9.8.2 準備工作 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 準備工作 552
9.10.2 問題描述 552
9.10.3 設置和求解 552
準備工作 552
9.11 總結 568
9.12 進—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—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 前期準備 592
9.20.3 問題描述 592
9.20.4 準備工作 592
9.20.5 設置和求解 592
9.21 總結 601
9.22 算例三十六：壁麵溫度正弦狀變化的
UDF設置及模擬 601
9.22.1 問題描述 601
9.22.2 準備工作 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 準備工作 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

數值風洞的奧秘：從理論到實踐的工程師指南 在現代工程設計與分析領域，流體動力學仿真（Computational Fluid Dynamics, CFD）已成為不可或缺的關鍵工具。它能夠以前所未有的精度和效率，模擬流體在復雜幾何形狀中的流動行為，從而幫助工程師理解、優化和預測産品性能，規避潛在風險，縮短研發周期。本書旨在為讀者構建一套紮實的CFD理論基礎，並輔以詳實的案例，引領讀者深入掌握CFD工程仿真的核心技術與實踐應用，尤其關注主流的CFD軟件平颱的操作技巧與工作流程。 第一章：流體力學基礎迴顧與CFD方法論 在正式進入CFD仿真領域之前，理解其背後的流體力學原理至關重要。本章將係統性地迴顧連續介質力學、不可壓縮與可壓縮流體、粘性與無粘性流、層流與湍流等基礎概念。我們將重點闡述 Navier-Stokes 方程及其簡化形式（如 Euler 方程、伯努利方程）的物理意義和數學錶述，並介紹求解這些方程的幾種主要數值方法，包括有限差分法（Finite Difference Method, FDM）、有限體積法（Finite Volume Method, FVM）和有限元法（Finite Element Method, FEM）。其中，有限體積法因其在守恒性方麵的優勢，成為CFD領域的主流方法，我們將對此進行更深入的剖析，講解其離散化過程、通量計算以及求解器的工作原理。此外，本章還將討論CFD仿真中涉及的物理模型，如湍流模型（RANS、LES、DNS）、多相流模型、傳熱模型等，並簡要介紹不同模型適用的範圍和優缺點。 第二章：CFD仿真流程詳解與預處理 一次完整的CFD仿真通常包含幾何建模、網格生成、求解器設置、計算求解、後處理分析等幾個關鍵步驟。本章將詳細拆解CFD仿真流程，並重點介紹流程的起始環節——幾何建模與預處理。我們將探討如何從CAD模型導入流體域，如何進行幾何清理與修復，以及如何劃分空氣動力學域或流體域。在網格生成方麵，本章將介紹不同類型的網格（結構網格、非結構網格、混閤網格）的特點與選擇依據，並深入講解網格質量的重要性，包括網格尺度、網格梯度、縱橫比、正交性等關鍵指標。我們將演示如何利用專業的幾何建模和網格生成軟件，創建高質量的計算網格，以滿足不同流動問題的精度要求。對於復雜的幾何體，本章還將討論網格自適應技術和網格重構等高級概念。 第三章：求解器設置與離散化技術 網格生成完畢後，進入求解器設置階段。本章將詳細解析CFD求解器的工作原理，重點聚焦於有限體積法在求解器中的具體實現。我們將深入講解 Navier-Stokes 方程的離散化過程，包括速度、壓力、湍動能等變量的插值方法（如迎風格式、中心差分格式、QUICK格式等），以及壓力-速度耦閤算法（如 SIMPLE、PISO 係列算法）的工作機製。本章還將討論瞬態仿真與穩態仿真的區彆與選擇，以及時間步長（對於瞬態仿真）的選擇原則。此外，我們還將介紹求解器中的收斂準則、殘差監控等概念，以及如何通過調整求解器參數來加速收斂和提高仿真精度。對於特定的物理問題，如多相流、燃燒、輻射傳熱等，本章還將簡要介紹相應的求解器模塊和模型選擇。 第四章：湍流模型與數值精度 湍流是工程流體力學中最普遍但也最難精確描述的現象之一。本章將深入探討各種湍流模型，從早期的代數模型到基於雷諾平均（RANS）的模型，再到更精密的渦分辨模擬（LES）和直接數值模擬（DNS）。我們將詳細介紹零方程模型、單方程模型（如 Spalart-Allmaras 模型）、兩方程模型（如 $k-epsilon$ 模型、 $k-omega$ 模型及其改進型，如 Realizable $k-epsilon$、SST $k-omega$）的理論基礎、適用範圍以及在不同工程問題中的錶現。本章還將討論亞格子尺度（SGS）模型在 LES 中的作用。理解不同湍流模型的優缺點，並根據實際工程問題選擇閤適的湍流模型，是獲得準確仿真結果的關鍵。同時，本章還將探討數值精度對仿真結果的影響，包括離散化誤差、模型誤差和網格分辨率的影響，並介紹驗證與確認（Verification and Validation, V&V）的重要性，以確保仿真結果的可靠性。 第五章：多相流、傳熱與化學反應仿真 許多工程問題涉及多種相態的共存（如氣液、氣固、液液）以及能量的傳遞和化學反應的發生。本章將重點介紹CFD軟件中處理這些復雜物理現象的功能模塊。對於多相流，我們將講解常用的模型，如歐拉-歐拉模型、歐拉-拉格朗日模型、以及 VOF（Volume of Fluid）模型，並討論其在液滴霧化、氣泡流動、顆粒輸運等問題中的應用。在傳熱方麵，本章將深入講解傳導、對流和輻射傳熱的數值求解方法，以及如何耦閤求解能量方程。對於涉及化學反應的流動，我們將介紹燃燒模型（如有限速率模型、EDC 模型）和組分輸運模型，並討論其在發動機燃燒、鍋爐等領域的應用。此外，本章還將觸及聲學模擬、電磁場耦閤等更高級的仿真主題。 第六章：案例實戰一：外部空氣動力學仿真 本章將通過一個典型的外部空氣動力學仿真案例，指導讀者完成從前處理到後處理的完整仿真流程。我們將以一個汽車模型或飛機翼型為例，詳細演示如何導入CAD幾何，進行流體域的創建與劃分，生成高質量的邊界層網格，並進行求解器設置，包括邊界條件（入口速度、齣口壓力、壁麵條件等）、湍流模型選擇、離散格式和求解算法的配置。我們將重點講解如何監控仿真過程中的收斂情況，並進行必要的調整。在後處理階段，我們將演示如何提取關鍵的空氣動力學參數，如升力、阻力係數，並可視化流場信息，例如速度雲圖、壓力雲圖、流綫圖、渦量圖等，以分析流動特性和優化設計。 第七章：案例實戰二：內部流動與傳熱仿真 本章將聚焦於內部流動與傳熱的仿真案例，例如管道內的流體流動、換熱器內的傳熱、或者電子設備的散熱問題。我們將詳細演示如何建模此類問題，包括管道的幾何建模、流域的劃分、網格的生成。重點講解在內部流動中如何設置閤適的入口和齣口邊界條件，以及壁麵的傳熱邊界條件（如恒溫壁麵、恒熱流密度壁麵、或對流換熱壁麵）。我們將演示如何耦閤求解流體流動方程和能量方程，並選擇閤適的湍流模型和傳熱模型。後處理部分將展示如何分析壓降、流速分布、溫度分布，並評估換熱效率。通過可視化手段，深入理解流體在管道內的流動形態以及熱量在係統中的傳遞過程。 第八章：案例實戰三：多相流與自由錶麵流動仿真 本章將深入一個涉及多相流或自由錶麵流動的典型工程案例，例如水泵內的氣蝕現象、化工過程中的液滴分離、或者波浪與結構的相互作用。我們將演示如何選擇並設置閤適的多相流模型（如 VOF 模型），如何定義不同相的物性參數，以及如何設置相間相互作用的耦閤。我們將關注自由錶麵追蹤的難點，以及如何處理界麵捕捉的精度問題。在網格劃分上，我們將強調對自由錶麵附近的網格質量要求。後處理將側重於分析相界麵、氣泡或液滴的演化過程，以及多相流對係統性能的影響。 第九章：CFD仿真中的驗證與確認（V&V） 任何工程仿真的有效性，最終都取決於其結果的可靠性。本章將係統性地闡述CFD仿真中的驗證與確認（V&V）的重要性與方法。驗證（Verification）是指檢查仿真模型在數學上是否正確，即數值解是否準確地求解瞭給定的控製方程。我們將介紹網格收斂性研究、解依賴性分析等驗證方法。確認（Validation）是指將仿真結果與實驗數據或工程實際進行對比，以評估仿真模型對真實物理現象的預測能力。我們將討論如何設計有效的實驗對照，如何量化仿真結果與實驗數據的差異，以及如何根據驗證和確認的結果來改進CFD模型和仿真流程。 第十章：CFD仿真的高級技巧與發展趨勢 隨著CFD技術的不斷發展，湧現齣許多高級的仿真技巧和新的研究方嚮。本章將對一些前沿性的內容進行介紹。我們將探討高性能計算（HPC）在CFD中的作用，以及並行計算的原理和應用。同時，我們將簡要介紹CFD與優化設計（如拓撲優化、參數優化）的耦閤，以及如何利用仿真結果指導工程優化。此外，本章還將展望CFD技術未來的發展趨勢，包括人工智能（AI）在CFD中的應用（如AI輔助網格生成、AI加速求解器、AI湍流模型），以及在多物理場耦閤、非牛頓流體、生物醫學工程等新興領域的應用前景。 本書通過理論講解與實際案例相結閤的方式，力求讓讀者不僅理解CFD背後的數學原理和物理模型，更能熟練掌握實際操作的技巧。通過對一係列經典工程問題的仿真分析，讀者將能夠獨立完成復雜CFD項目，並從中獲得寶貴的工程洞察，為在各自的工程領域取得成功奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

在我多年的工程實踐中，CFD的應用已成為日常工作的一部分。然而，隨著項目復雜度的不斷提升，我對模型精度、計算效率以及結果解讀的要求也越來越高。盡管我熟練掌握瞭FLUENT和GAMBIT的基本操作，但我總覺得在一些更深層次的仿真技術上存在不足，例如如何處理非定常流動、如何進行高效的並行計算、以及如何與多物理場仿真進行耦閤等。這本【CFD工程仿真與案例實戰】精通CFD工程仿真與案例實戰 FLUENT GAMBIT I，無疑為我提供瞭一個絕佳的進修機會。書中對於一些高級CFD技術的闡述，例如瞬態仿真中的時間步長選擇、湍流模型的深入比較、以及如何利用並行計算加速收斂等，都給瞭我很大的啓發。我印象深刻的是書中關於如何針對復雜流動現象（如渦結構、邊界層分離）進行精細化建模的案例分析，這讓我能夠更準確地預測工程中的關鍵流動特性。同時，書中也探討瞭如何優化網格質量以提高計算效率和結果精度，這對於縮短項目周期具有重要的實際意義。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一種思維的引導，它讓我重新審視自己在CFD應用中的不足，並提供瞭解決問題的方嚮。通過閱讀這本書，我感覺自己的CFD技術水平又邁上瞭一個新的颱階，能夠更有信心地應對更具挑戰性的工程項目。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在航空航天領域工作的工程師，一直以來，CFD都是我工作中不可或缺的一部分。雖然我有多年的CFD應用經驗，但我深知技術更新換代的速度非常快，而且對於一些前沿的仿真技術，我一直渴望能有更深入的瞭解和更紮實的掌握。當我翻開這本書，我立刻被其嚴謹的學術性和高度的實踐性所吸引。它不僅僅停留在基礎操作層麵，而是深入探討瞭CFD仿真中的一些關鍵技術和難點，比如湍流模型的選擇與應用、多相流模擬的策略、以及如何有效地進行網格收斂性研究等。作者在講解這些復雜概念時，采用瞭清晰易懂的語言，並且結閤瞭大量的圖示和錶格，使得原本抽象的理論變得生動形象。我特彆欣賞書中對FLUENT和GAMBIT軟件在高級功能上的應用介紹，例如如何構建復雜的幾何模型、如何進行參數化建模、以及如何利用腳本進行自動化仿真等。這些內容對我來說是極具價值的，它們極大地提升瞭我處理復雜工程問題的效率和仿真精度。這本書就像一個寶藏，我每次閱讀都能發現新的亮點和啓發，它幫助我不斷突破自己的認知邊界，提升瞭我在CFD領域的專業素養。我敢說，這本書絕對是CFD工程師案頭必備的參考書籍，它能幫助你從“會用”邁嚮“精通”。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本【CFD工程仿真與案例實戰】精通CFD工程仿真與案例實戰 FLUENT GAMBIT I，簡直是給我的工程仿真之路點亮瞭一盞明燈！我是一名機械工程專業的學生，在學校接觸過一些CFD的基礎理論，但總感覺隔靴搔癢，無法真正將知識轉化為解決實際問題的能力。尤其是當我們麵對復雜的幾何模型和多變的流動場景時，更是顯得力不從心。然而，這本書的齣現，徹底改變瞭我的睏境。它不僅僅是一本理論講解書籍，更像是一位經驗豐富的導師，一步步地引領我走進CFD的實戰世界。書中對FLUENT和GAMBIT這兩款行業內頂尖軟件的操作流程進行瞭詳盡的闡述，從前處理的網格劃分到求解器的設置，再到後處理的數據分析，每一個環節都充滿瞭實用的技巧和注意事項。我尤其喜歡它書中提供的案例分析，每一個案例都來源於真實的工程問題，從汽車空氣動力學到換熱器設計，覆蓋瞭CFD應用的廣泛領域。書中對每個案例的建模思路、網格策略、求解器參數選擇以及結果解讀都進行瞭深入剖析，讓我能夠清晰地理解CFD仿真的邏輯和方法。閱讀過程中，我仿佛置身於一個真實的項目組，與作者一同解決一個個技術難題，這種身臨其境的學習體驗，是任何枯燥的理論書籍都無法比擬的。更重要的是，這本書讓我深刻體會到CFD不僅僅是軟件操作，更是一種工程思維的體現，它教會我如何將物理現象轉化為數學模型，如何閤理地簡化問題，以及如何批判性地分析仿真結果。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛開始接觸CFD的初學者，起初我對這個領域感到非常迷茫。市麵上相關的書籍很多，但大多理論性太強，或者操作步驟過於簡略，讓我很難找到一個清晰的學習路徑。當我拿到這本書後，我驚喜地發現它完全符閤我學習的需求。這本書從最基礎的CFD概念講起，然後逐步過渡到FLUENT和GAMBIT軟件的具體操作。作者的講解非常耐心細緻，就像一位循循善誘的老師，一步步地引導我完成每一個操作。書中提供的案例都是非常經典的CFD應用場景，例如簡單的流體繞障、翼型升力計算等，這些案例的難度適中，非常適閤初學者練習。我尤其喜歡書中對於網格劃分的詳細講解，這對我這個新手來說是最大的挑戰之一，而這本書給瞭我非常清晰的指導，讓我能夠理解不同類型網格的優缺點以及如何根據實際情況進行選擇。通過這本書的學習，我不僅掌握瞭CFD的基本理論和軟件操作，更重要的是，我建立起瞭對CFD仿真的信心。我不再感到畏懼，而是充滿期待地想要去探索更多的CFD應用。這本書為我打開瞭一扇通往CFD世界的大門，我相信它將是我未來學習道路上不可或缺的夥伴。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在化工行業工作的技術人員，我一直麵臨著如何高效地優化反應器設計、預測流體混閤效果以及評估傳熱效率等問題。傳統的實驗方法耗時耗力，而CFD仿真提供瞭一種更快捷、更經濟的解決方案。然而，在實際應用中，我常常會遇到各種各樣的問題，比如如何準確地建立化學反應模型、如何處理復雜的流場耦閤問題、以及如何有效地進行網格劃分以保證仿真結果的可靠性。幸運的是，我發現瞭這本【CFD工程仿真與案例實戰】精通CFD工程仿真與案例實戰 FLUENT GAMBIT I。這本書就像一位經驗豐富的化工工程師，通過豐富的案例，詳細地展示瞭CFD在化工領域的實際應用。書中針對化工領域的典型問題，提供瞭詳細的仿真思路和操作步驟，例如在反應器設計中如何考慮停留時間分布、如何模擬催化反應、以及如何評估傳質效率等。我特彆喜歡書中對於不同類型反應器（如釜式反應器、管式反應器）的仿真案例分析，這讓我能夠更直觀地理解CFD在這些設備中的應用。這本書不僅教會我如何使用FLUENT和GAMBIT來解決實際問題，更重要的是，它培養瞭我用CFD思維去分析和解決問題的能力。它讓我明白，CFD仿真並非一味追求復雜，而是要在保證精度的前提下，選擇最閤適的模型和方法，從而達到事半功倍的效果。