编辑推荐

　　《ANSYS FLUENT流体分析与工程实例（配视频教程）》详细介绍了ANSYS FLUENT软件的基础理论、操作方法和模拟实例，简单介绍了Pointwise软件和ICEM CFD软件的使用方法。

内容简介

　　《ANSYS FLUENT流体分析与工程实例（配视频教程）》详细介绍了ANSYS FLUENT软件的基础理论、操作方法和模拟实例，简单介绍了Pointwise软件和ICEM CFD软件的使用方法。 全书共8章。第1章介绍流体力学的基础知识、CFD发展简史，以及几种主流的CFD前处理、求解器和后处理软件；第2章介绍采用Pointwise划分结构网格和采用ICEM划分非结构网格；第3章讲解ANSYS FLUENT的安装与基本操作，以冷热水换热模型算例进行ANSYS FLUENT流程介绍；第4章讲解ANSYS FLUENT的各种边界条件意义及设置方法；第5章讲解ANSYS FLUENT的湍流模型设置方法及各项参数的意义；第6章对FLUENT中的传热模型、燃烧模型、污染物模型、离散相模型、多相流模型、凝固与熔化模型及气动噪声模型的理论和设置方法进行讲解和说明；第7章对工程中二维流体力学问题给出了11个常用的模型算例；第8章对工程中三维流体力学问题给出了7个算例。

作者简介

　　段中喆，工学博士，现在中国航空研究院数值模拟中心从事航空CFD科研工作，参加过中航工业605所的多个研究，包括平流层飞艇螺旋桨缩尺模型地面风洞试验、高空螺旋桨低雷诺数分离气泡流动控制数值研究、某平流层飞艇高性能螺旋桨气动特性数值模拟研究、某带螺旋桨大型水陆两栖飞机气动特性数值计算，主持了中国航空工业空气动力研究院的螺旋桨翼型升力特性研究，完成了国家863课题水上飞机在多种工况下的数值模拟研究，先后参加了超过20个飞机项目的气动性研究。发表超过10篇专业论文。

目录

第一部分 基础知识与ANSYS FLUENT操作

第1章 计算流体力学（CFD）概述 1

1.1 流体力学基础知识 1

1.2 计算流体动力学的主要方法 2

1.3 计算流体动力学问题的解决过程 3

1.4 计算流体动力学商业软件介绍 4

1.4.1 前处理软件 4

1.4.2 求解器 7

1.4.3 后处理 13

1.5 本章小结 15

第2章 网格基础与基本操作 16

2.1 CFD网格前处理 16

2.1.1 划分网格的目的 16

2.1.2 网格划分的几何要素 16

2.1.3 网格形状及拓扑结构 17

2.1.4 结构与非结构网格 19

2.1.5 壁面和近壁区网格处理原则 21

2.1.6 网格质量评价标准 23

2.1.7 选择合适的网格 23

2.2 Pointwise结构网格的划分 24

2.2.1 Pointwise界面 24

2.2.2 Pointwise基本操作 25

2.2.3 Pointwise几何处理 26

2.2.4 Pointwise划分网格 29

2.2.5 Pointwise指定边界和区域类型 32

2.2.6 网格质量管理及输出 33

2.3 ICEM CFD非结构网格的划分 33

2.3.1 ICEM 基础及界面 34

2.3.2 ICEM 几何操作 35

2.3.3 ICEM划分非结构网格 44

2.3.4 ICEM输出设置 49

2.3.5 网格质量检查及输出 50

2.4 本章小结 51

第3章 FLUENT基础与基本界面 52

3.1 ANSYS FLUENT的安装 53

3.2 ANSYS FLUENT的用户界面 55

3.2.1 ANSYS FLUENT启动界面 55

3.2.2 ANSYS FLUENT启动界面的操作界面 57

3.3 ANSYS FLUENT的文件操作 59

3.4 ANSYS FLUENT的操作流程简介 62

3.4.1 启动FLUENT 63

3.4.2 读取网格并检查 63

3.4.3 计算域尺寸设置 66

3.4.4 网格光顺化处理 67

3.4.5 求解器基本设置 67

3.4.6 模型设置 68

3.4.7 物性参数设置 70

3.4.8 边界条件参数设置 71

3.4.9 求解方法设置 77

3.4.10 求解控制参数设置 78

3.4.11 求解监控设置 79

3.4.12 初始化 84

3.4.13 求解计算设置 84

3.4.14 后处理 86

3.5 本章小结 89

第4章 ANSYS FLUENT边界条件 90

4.1 进口边界条件 90

4.1.1 压力入口边界条件（Pressure Inlet） 90

4.1.2 速度入口边界条件（Velocity Inlet） 92

4.1.3 质量入口边界条件（Mass Flow Inlet） 93

4.1.4 进气口边界条件（Inlet Vent） 95

4.1.5 进气扇边界条件（Intake Fan） 96

4.1.6 压力远场边界条件（Pressure Far Field） 97

4.2 出口边界条件 99

4.2.1 压力出口边界条件（Pressure Outlet） 99

4.2.2 质量出口边界条件（Outflow） 101

4.2.3 通风口边界条件（Outlet Vent） 102

4.2.4 排风扇边界条件（Exhaust Fan） 104

4.3 其他重要边界条件 105

4.3.1 壁面边界条件（Wall） 105

4.3.2 对称边界条件（Symmetry） 110

4.3.3 风扇边界条件（Fan） 111

4.3.4 热交换器边界条件（Radiator） 114

4.4 体积区域条件（Cell Zone Conditions） 116

4.4.1 流体区域（Fluid） 116

4.4.2 固体区域（Solid） 118

4.4.3 多孔介质区域（Porous Zone） 119

4.5 本章小结 125

第5章 ANSYS FLUENT湍流模型 126

5.1 湍流模型概述 126

5.1.1 选择湍流模型 126

5.1.2 CPU时间和解决方案 128

5.2 S-A模型 128

5.3 k-e模型 131

5.3.1 标准 k-e 模型 132

5.3.2 RNG k-e 模型 135

5.3.3 Realizable k-e模型 138

5.4 k-ω模型 140

5.4.1 标准k-ω模型 141

5.5 雷诺应力模型 147

5.6 湍流选项 151

5.7 定义湍流边界条件 153

5.8 湍流流动模拟的求解策略 154

5.9 湍流流动的后处理 155

5.10 本章小节 156

第6章 ANSYS FLUENT的多种模型 157

第二部分 模拟实例

第7章 二维模型FLUENT数值模拟实例 223

……

前言/序言

　　ANSYS FLUENT是一款世界上流行的CFD（Computational Fluid Dynamic）软件，通过使用FLUENT求解流动方程，可以求解流动、传热、燃烧、相变等多种物理现象，计算结果可以显示流场中各项参数的详细信息。相对实验而言，CFD技术具有更好的时间经济性，同时可以大大节约成本。CFD技术在现代流体力学领域中占据了非常重要的地位，在工程中为设计提供了重要的参考。随着计算机技术的发展，CFD技术的优势会越来越明显，在未来，CFD技术必的应用定会越来越广泛，而FLUENT软件作为CFD技术的主要软件，未来必定令占有很大的市场份额。

　　全书共8章，分为两个部分。第1～6章为第一部分，主要介绍计算流体力学基础知识与ANSYS FLUENT的操作；第7～8章为第二部分，主要介绍ANSYS FLUENT工程实例应用。第1章主要介绍流体力学的基础知识，CFD发展简史以及几种主流的CFD前处理，求解器和后处理软件；第2章着重介绍采用Pointwise划分结构网格和采用ICEM划分非结构网格；第3章主要讲解ANSYS FLUENT的安装与基本操作，以冷热水换热模型算例进行ANSYS FLUENT流程介绍；第4章主要讲解ANSYS FLUENT的各种边界条件意义及设置方法；第5章主要讲解ANSYS FLUENT的湍流模型设置方法及各项参数的意义；第6章对FLUENT中的传热模型、燃烧模型、污染物模型、离散相模型、多相流模型、凝固与熔化模型及气动噪声模型的理论和设置方法进行了讲解和说明；第7章主要对工程中一些二维流体力学问题给出了11个常用的模型算例；第8章主要对工程中一些三维流体力学问题给出了7个算例。第7、8章所有算例涉及可压缩流动、传热模型、周期性边界条件、自然对流换热、气体燃烧、VOF模型、空化模型、混合多相流模型、欧拉多相流模型、凝固与熔化模型、UDF的使用、动网格模型等多个工程中常用的模型。

　　本书理论讲解翔实，论述细致，介绍直观，由浅入深，算例丰富。书中主要内容依据ANSYS FLUENT的官方使用手册。本书偏向实际工程中的使用方法较多，具有较强的实用性，涉及航空航天、船舶、汽车、机械、水利、能源、生物、石油、化工、冶金、建筑、材料等众多领域，是一本非常实用的FLUENT操作参考书。

　　本书可以作为研究生和本科生流体力学的学习资料或教材，也可以作为上述各种工程应用领域中的科研人员、特别是从事CFD开发的人员参考。

　　本书主要由段中喆编写，高克臻、张云霞、王东、王龙、张银芳、周新国、陈作聪、聂阳、沈毅、蔡娜、张华杰、彭一明、张秀梅、李爽等也参与了部分编写工作。在编写过程中，得到了北京航空航天大学航空学院多位老师和研究生的帮助，以及中国航空研究院的大力支持，在此一并表示感谢！本书的编写也得到了家人和朋友的关心支持，万分感谢！

　　编著者

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