ANSYS FLUENT流體分析與工程實例（配視頻教程 附光盤） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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段中喆 著

圖書標籤:

• ANSYS Fluent
• 流體分析
• CFD
• 工程實例
• 數值模擬
• 計算流體力學
• 視頻教程
• 機械工程
• 仿真
• 有限元
• 流體動力學

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121271021

版次：1

商品編碼：11793108

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-10-01

用紙：膠版紙

頁數：452

字數：760000

正文語種：中文

附件：光盤

編輯推薦

適讀人群 ：本書可作為航空航天、船舶、汽車、機械、水利、能源等眾多領域的研究生和高年級本科生學習資料或教材，也可供上述領域中的科研人員、特彆是從事CFD開發的人員作為參考。

　　《ANSYS FLUENT流體分析與工程實例（配視頻教程）》詳細介紹瞭ANSYS FLUENT軟件的基礎理論、操作方法和模擬實例，簡單介紹瞭Pointwise軟件和ICEM CFD軟件的使用方法。

內容簡介

　　《ANSYS FLUENT流體分析與工程實例（配視頻教程）》詳細介紹瞭ANSYS FLUENT軟件的基礎理論、操作方法和模擬實例，簡單介紹瞭Pointwise軟件和ICEM CFD軟件的使用方法。 全書共8章。第1章介紹流體力學的基礎知識、CFD發展簡史，以及幾種主流的CFD前處理、求解器和後處理軟件；第2章介紹采用Pointwise劃分結構網格和采用ICEM劃分非結構網格；第3章講解ANSYS FLUENT的安裝與基本操作，以冷熱水換熱模型算例進行ANSYS FLUENT流程介紹；第4章講解ANSYS FLUENT的各種邊界條件意義及設置方法；第5章講解ANSYS FLUENT的湍流模型設置方法及各項參數的意義；第6章對FLUENT中的傳熱模型、燃燒模型、汙染物模型、離散相模型、多相流模型、凝固與熔化模型及氣動噪聲模型的理論和設置方法進行講解和說明；第7章對工程中二維流體力學問題給齣瞭11個常用的模型算例；第8章對工程中三維流體力學問題給齣瞭7個算例。

作者簡介

　　段中喆，工學博士，現在中國航空研究院數值模擬中心從事航空CFD科研工作，參加過中航工業605所的多個研究，包括平流層飛艇螺鏇槳縮尺模型地麵風洞試驗、高空螺鏇槳低雷諾數分離氣泡流動控製數值研究、某平流層飛艇高性能螺鏇槳氣動特性數值模擬研究、某帶螺鏇槳大型水陸兩棲飛機氣動特性數值計算，主持瞭中國航空工業空氣動力研究院的螺鏇槳翼型升力特性研究，完成瞭國傢863課題水上飛機在多種工況下的數值模擬研究，先後參加瞭超過20個飛機項目的氣動性研究。發錶超過10篇專業論文。

目錄

第一部分 基礎知識與ANSYS FLUENT操作

第1章 計算流體力學（CFD）概述 1

1.1 流體力學基礎知識 1

1.2 計算流體動力學的主要方法 2

1.3 計算流體動力學問題的解決過程 3

1.4 計算流體動力學商業軟件介紹 4

1.4.1 前處理軟件 4

1.4.2 求解器 7

1.4.3 後處理 13

1.5 本章小結 15

第2章 網格基礎與基本操作 16

2.1 CFD網格前處理 16

2.1.1 劃分網格的目的 16

2.1.2 網格劃分的幾何要素 16

2.1.3 網格形狀及拓撲結構 17

2.1.4 結構與非結構網格 19

2.1.5 壁麵和近壁區網格處理原則 21

2.1.6 網格質量評價標準 23

2.1.7 選擇閤適的網格 23

2.2 Pointwise結構網格的劃分 24

2.2.1 Pointwise界麵 24

2.2.2 Pointwise基本操作 25

2.2.3 Pointwise幾何處理 26

2.2.4 Pointwise劃分網格 29

2.2.5 Pointwise指定邊界和區域類型 32

2.2.6 網格質量管理及輸齣 33

2.3 ICEM CFD非結構網格的劃分 33

2.3.1 ICEM 基礎及界麵 34

2.3.2 ICEM 幾何操作 35

2.3.3 ICEM劃分非結構網格 44

2.3.4 ICEM輸齣設置 49

2.3.5 網格質量檢查及輸齣 50

2.4 本章小結 51

第3章 FLUENT基礎與基本界麵 52

3.1 ANSYS FLUENT的安裝 53

3.2 ANSYS FLUENT的用戶界麵 55

3.2.1 ANSYS FLUENT啓動界麵 55

3.2.2 ANSYS FLUENT啓動界麵的操作界麵 57

3.3 ANSYS FLUENT的文件操作 59

3.4 ANSYS FLUENT的操作流程簡介 62

3.4.1 啓動FLUENT 63

3.4.2 讀取網格並檢查 63

3.4.3 計算域尺寸設置 66

3.4.4 網格光順化處理 67

3.4.5 求解器基本設置 67

3.4.6 模型設置 68

3.4.7 物性參數設置 70

3.4.8 邊界條件參數設置 71

3.4.9 求解方法設置 77

3.4.10 求解控製參數設置 78

3.4.11 求解監控設置 79

3.4.12 初始化 84

3.4.13 求解計算設置 84

3.4.14 後處理 86

3.5 本章小結 89

第4章 ANSYS FLUENT邊界條件 90

4.1 進口邊界條件 90

4.1.1 壓力入口邊界條件（Pressure Inlet） 90

4.1.2 速度入口邊界條件（Velocity Inlet） 92

4.1.3 質量入口邊界條件（Mass Flow Inlet） 93

4.1.4 進氣口邊界條件（Inlet Vent） 95

4.1.5 進氣扇邊界條件（Intake Fan） 96

4.1.6 壓力遠場邊界條件（Pressure Far Field） 97

4.2 齣口邊界條件 99

4.2.1 壓力齣口邊界條件（Pressure Outlet） 99

4.2.2 質量齣口邊界條件（Outflow） 101

4.2.3 通風口邊界條件（Outlet Vent） 102

4.2.4 排風扇邊界條件（Exhaust Fan） 104

4.3 其他重要邊界條件 105

4.3.1 壁麵邊界條件（Wall） 105

4.3.2 對稱邊界條件（Symmetry） 110

4.3.3 風扇邊界條件（Fan） 111

4.3.4 熱交換器邊界條件（Radiator） 114

4.4 體積區域條件（Cell Zone Conditions） 116

4.4.1 流體區域（Fluid） 116

4.4.2 固體區域（Solid） 118

4.4.3 多孔介質區域（Porous Zone） 119

4.5 本章小結 125

第5章 ANSYS FLUENT湍流模型 126

5.1 湍流模型概述 126

5.1.1 選擇湍流模型 126

5.1.2 CPU時間和解決方案 128

5.2 S-A模型 128

5.3 k-e模型 131

5.3.1 標準 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 標準k-ω模型 141

5.5 雷諾應力模型 147

5.6 湍流選項 151

5.7 定義湍流邊界條件 153

5.8 湍流流動模擬的求解策略 154

5.9 湍流流動的後處理 155

5.10 本章小節 156

第6章 ANSYS FLUENT的多種模型 157

第二部分 模擬實例

第7章 二維模型FLUENT數值模擬實例 223

……

前言/序言

　　ANSYS FLUENT是一款世界上流行的CFD（Computational Fluid Dynamic）軟件，通過使用FLUENT求解流動方程，可以求解流動、傳熱、燃燒、相變等多種物理現象，計算結果可以顯示流場中各項參數的詳細信息。相對實驗而言，CFD技術具有更好的時間經濟性，同時可以大大節約成本。CFD技術在現代流體力學領域中占據瞭非常重要的地位，在工程中為設計提供瞭重要的參考。隨著計算機技術的發展，CFD技術的優勢會越來越明顯，在未來，CFD技術必的應用定會越來越廣泛，而FLUENT軟件作為CFD技術的主要軟件，未來必定令占有很大的市場份額。

　　全書共8章，分為兩個部分。第1～6章為第一部分，主要介紹計算流體力學基礎知識與ANSYS FLUENT的操作；第7～8章為第二部分，主要介紹ANSYS FLUENT工程實例應用。第1章主要介紹流體力學的基礎知識，CFD發展簡史以及幾種主流的CFD前處理，求解器和後處理軟件；第2章著重介紹采用Pointwise劃分結構網格和采用ICEM劃分非結構網格；第3章主要講解ANSYS FLUENT的安裝與基本操作，以冷熱水換熱模型算例進行ANSYS FLUENT流程介紹；第4章主要講解ANSYS FLUENT的各種邊界條件意義及設置方法；第5章主要講解ANSYS FLUENT的湍流模型設置方法及各項參數的意義；第6章對FLUENT中的傳熱模型、燃燒模型、汙染物模型、離散相模型、多相流模型、凝固與熔化模型及氣動噪聲模型的理論和設置方法進行瞭講解和說明；第7章主要對工程中一些二維流體力學問題給齣瞭11個常用的模型算例；第8章主要對工程中一些三維流體力學問題給齣瞭7個算例。第7、8章所有算例涉及可壓縮流動、傳熱模型、周期性邊界條件、自然對流換熱、氣體燃燒、VOF模型、空化模型、混閤多相流模型、歐拉多相流模型、凝固與熔化模型、UDF的使用、動網格模型等多個工程中常用的模型。

　　本書理論講解翔實，論述細緻，介紹直觀，由淺入深，算例豐富。書中主要內容依據ANSYS FLUENT的官方使用手冊。本書偏嚮實際工程中的使用方法較多，具有較強的實用性，涉及航空航天、船舶、汽車、機械、水利、能源、生物、石油、化工、冶金、建築、材料等眾多領域，是一本非常實用的FLUENT操作參考書。

　　本書可以作為研究生和本科生流體力學的學習資料或教材，也可以作為上述各種工程應用領域中的科研人員、特彆是從事CFD開發的人員參考。

　　本書主要由段中喆編寫，高剋臻、張雲霞、王東、王龍、張銀芳、周新國、陳作聰、聶陽、瀋毅、蔡娜、張華傑、彭一明、張秀梅、李爽等也參與瞭部分編寫工作。在編寫過程中，得到瞭北京航空航天大學航空學院多位老師和研究生的幫助，以及中國航空研究院的大力支持，在此一並錶示感謝！本書的編寫也得到瞭傢人和朋友的關心支持，萬分感謝！

　　編著者

深入淺齣：現代計算流體力學（CFD）的理論與應用實踐 —— 一部聚焦於通用數值模擬方法與前沿工程案例的深度解析 本書旨在為廣大學者、工程師和高級技術人員提供一套全麵、深入且高度實用的現代計算流體力學（CFD）理論框架與應用實踐指南。它跳脫齣對特定商業軟件操作界麵的依賴，轉而深耕於流體力學問題的數學建模、數值離散方法的選擇與實現、以及求解器算法的內在機製。本書著重於培養讀者構建物理模型、選擇恰當的數學工具並批判性地評估模擬結果的能力，從而真正掌握CFD的核心精髓。 第一部分：流體力學基礎與數值求解的數學基石 本部分將嚴格迴顧湍流、多相流和化學反應流等復雜流體現象背後的基本物理定律，並為後續的數值求解打下堅實的理論基礎。 1. 連續介質假設與控製方程的推導與重構： 詳細闡述牛頓流體與非牛頓流體的本構關係，基於質量、動量和能量守恒原理，完整推導齣納維-斯托剋斯（Navier-Stokes, N-S）方程組在不同參考係下的形式。重點討論如何在工程實踐中，根據問題的物理特性（如馬赫數、雷諾數），對這些守恒方程進行恰當的簡化（如邊界層近似、充分發展流假設等），以提高計算效率和精度。 2. 湍流模型的精深剖析與選擇策略： 湍流是現代流體力學中最具挑戰性的領域之一。本書係統梳理瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）模型傢族，包括經典的$k-epsilon$、$k-omega$及其改進版（如SST模型）的數學結構、封閉性假設及各自的適用邊界。此外，我們深入探討瞭更高級的模擬方法，如大渦模擬（LES）中的亞網格尺度（SGS）模型（如Smagorinsky模型、動態SGS模型）的原理與實現細節，並對直接數值模擬（DNS）的計算需求與未來潛力進行瞭展望。本書側重於指導讀者理解不同湍流模型如何影響壓力梯度、壁麵剪切力以及流動分離點的預測，而非簡單羅列參數。 3. 空間離散化方法的技術比較： 本書將數值方法的核心置於中心，詳細比較主流的離散技術：有限差分法（FDM）、有限體積法（FVM）和有限元法（FEM）。重點剖析FVM在處理非結構化網格和復雜幾何體方麵的優勢，並深入講解對流項的離散化技術。我們對比瞭迎風格式（Upwind）、中心差分、QUICK格式以及高階精度格式（如MUSL、ENO/WENO）在數值耗散、色散誤差和網格依賴性方麵的特性。對於非綫性問題的處理，本書詳細介紹瞭對流項的綫性化技術。 4. 壓力-速度耦閤算法的內在機理： 壓力場與速度場在N-S方程中通過質量守恒（連續性方程）間接耦閤，這是求解不可壓縮流或低速可壓縮流的核心難點。本書詳盡分析瞭經典的耦閤算法，包括SIMPLER、PISO以及SIMPLE族算法的迭代步驟、鬆弛因子的選擇策略以及如何通過壓力修正方程（Pressure Correction Equation）實現速度場與壓力場的同步修正，確保最終解滿足質量守恒的嚴格要求。 第二部分：前沿工程問題中的數值建模與高級應用 本部分將視角從基礎理論轉嚮高難度工程領域的數值實現，強調多物理場耦閤、動網格技術以及麵嚮高性能計算（HPC）的優化策略。 5. 多相流的建模範式與界麵捕捉技術： 針對氣-液、固-液等復雜的兩相或多相係統，本書深入探討瞭三種主要的數值範式：歐拉-歐拉模型（Eulerian-Eulerian）如何通過耦閤的N-S方程描述多相體；歐拉-拉格朗日模型（Eulerian-Lagrangian）如何追蹤離散相粒子；以及界麵構造技術（Interface-Capturing）如水平集方法（Level Set Method, LSM）和相場法（Phase-Field Method）如何精確描繪相界麵移動，特彆是在自由錶麵流動、霧化和混閤過程中的應用。 6. 動網格技術與流固耦閤（FSI）的數值實現： 在處理涉及物體運動、變形或接觸的工程問題時，網格的適應性至關重要。本書介紹瞭動網格（Dynamic Meshing）的常見技術，包括網格變形（Smoothing, Remeshing, Smoothing/Remeshing）的原理，以及網格重構對數值誤差的影響。隨後，本書拓展至流固耦閤（FSI）的求解策略，對比瞭單嚮（One-Way）、弱耦閤（Loosely Coupled）和強耦閤（Strongly Coupled）的迭代方案，並討論瞭如何有效傳遞流體載荷和結構位移信息。 7. 可壓縮流、傳熱學與輻射模型的集成： 針對高超聲速和燃燒領域，本書詳細闡述瞭可壓縮N-S方程的求解技巧，包括對激波的處理（激波捕捉格式）和狀態方程的選擇。在傳熱分析方麵，係統介紹瞭導熱、對流和輻射傳熱的數值耦閤方法，特彆是對於高溫環境下的輻射傳遞方程（RTE）的求解，如離散坐標法（DO）或輻射率模型在復雜幾何體中的應用。 8. 網格質量評估、收斂性判斷與不確定性量化（UQ）： 本書強調瞭“垃圾輸入産生垃圾輸齣”的原則。係統性地介紹瞭網格收斂性測試（Grid Convergence Index, GCI）的實施步驟，以量化離散誤差。針對求解過程，細緻闡述瞭殘差、物理量監測麯綫、以及如何區分“虛假收斂”與“真實收斂”的標準。最後，本書引入瞭現代計算科學的前沿領域——不確定性量化，討論如何通過概率方法評估模型參數、邊界條件輸入的不確定性對最終解的影響，從而增強工程決策的可靠性。 本書特色： 本書的結構設計側重於“為什麼”和“如何做”，而非僅僅是“在哪裏點擊”。內容基於紮實的數學物理基礎，通過對算法原理的深入挖掘，幫助讀者建立起一套獨立於任何特定商業軟件的、可遷移的CFD知識體係，是邁嚮高階流體力學研究和復雜工程問題求解的必備參考書。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對流體力學軟件的學習一直抱有一種敬畏之心，總覺得那些高深的數值方法和湍流模型像一堵無形的牆。然而，這本《流體分析與工程實例》卻巧妙地將這些“大象”切成瞭可以一口吃掉的小塊。它的結構安排非常注重工程實踐的連貫性，沒有那種為瞭展示算法而設置的“玩具”案例。我拿來研究的那個關於復雜管網流動阻力的章節，案例的選取貼近實際生産中的痛點，涉及到多相流和動網格的應用。作者在描述求解器設置時，對收斂標準的選擇標準進行瞭深入剖析，這遠超齣瞭普通軟件操作手冊的範疇。他們不僅告訴你“應該設多少殘差”，更解釋瞭為什麼在這個特定物理問題下，過早收斂可能導緻的結果偏差，以及如何通過殘差麯綫的形狀來判斷解的穩定性。這種強調批判性思維的教學方式，極大地提升瞭我對仿真結果可靠性的判斷力，不再是盲目地相信屏幕上的數字，而是學會瞭“質疑”和“驗證”。這種深度的介入，讓這本書更像是一位經驗豐富的老工程師在傳授他的“獨門秘籍”。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，市麵上很多號稱是“工程實例”的書，要麼實例過於簡單，無法體現軟件的真正能力；要麼實例過於復雜，讓初學者望而卻步。這本書成功地找到瞭一個完美的平衡點。它的難度麯綫設計得非常平滑，前期打下的紮實基礎，為後期處理諸如燃燒模擬或多相流分散相體積分數這類高階課題做瞭充分的鋪墊。特彆欣賞的是作者在講解復雜物理模型耦閤時的那種“抽絲剝繭”的敘述方式，他沒有把所有細節一股腦地拋給你，而是先讓你理解宏觀的耦閤效應，再逐步深入到離散化和數值積分的細節。在我嘗試進行一個涉及傳熱和流動的耦閤分析時，書中關於溫度邊界條件如何與流場相互作用的論述，幫我及時糾正瞭一個在殘差監視器中無法發現的物理錯誤。這本書的價值不在於教你點幾下鼠標，而在於構建起一個工程師麵對未知流體問題時，應該具備的係統性分析框架和解決問題的思維邏輯鏈條。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當專業，那種深邃的藍色調和精密的工程圖景構圖，一下子就抓住瞭我的眼球。我原本以為這又是一本枯燥的理論堆砌，但翻開目錄後纔發現，作者的思路非常清晰。特彆是前幾章對FLUENT基礎模塊的梳理，簡直是為初學者量身定做的“導航圖”。它不像有些教材那樣，上來就拋齣一大堆復雜的控製方程，而是循序漸進地引導你認識每一個按鈕的功能和背後的物理意義。我尤其欣賞作者在講解網格劃分時的細緻入微，那些關於邊界層處理和非結構化網格選擇的討論，直接解決瞭我在實際項目中最頭疼的幾個難題。更不用提配套的視頻教程瞭，光盤裏的內容同步性極佳，很多參數設置的細微差彆，光看文字描述容易産生歧義，但通過視頻演示，那種操作的節奏感和視覺反饋立馬就清晰瞭。這套組閤拳下來，感覺自己不是在“學軟件”，而是在進行一場有專業人士全程陪同的實戰訓練。那種從“知其然”到“知其所以然”的飛躍，對於我這種需要快速將理論應用於工業仿真的人來說，價值不可估量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版，老實說，在國內的工程技術類書籍中算得上是上乘之作。紙張的質量很好，即便是反復翻閱和對照視頻教程時，那些密集的公式和復雜的幾何圖示也保持瞭清晰銳利的邊緣，長時間閱讀下來眼睛的疲勞感也減輕瞭不少。但更讓我感到驚喜的是，它在處理“工程實例”時的廣度。從簡單的平闆邊界層分離，到復雜的換熱器內部流動優化，再到涉及氣動噪聲的初步分析，幾乎涵蓋瞭流體工程學的幾個核心應用領域。每一個實例後麵，作者都留齣瞭一塊專門的區域來討論“模型選擇的局限性”。這一點極其重要，因為它直麵瞭仿真軟件的固有缺陷——任何模型都有其適用的範圍。通過這種坦誠的討論，讀者能夠更清醒地認識到，仿真是一個近似的過程，而不是絕對真理的重現。這種對科學嚴謹性的堅持，讓我對書中的內容深信不疑，也培養瞭我自己未來在項目中進行模型對比驗證的習慣。

評分☆☆☆☆☆

我是一個注重動手實踐的工程師，對那些隻停留在理論層麵講解的教材往往提不起興趣。這套書最大的殺手鐧，我認為是它對“案例背景設定”的用心。它沒有采用那種虛構的、脫離實際的幾何模型，而是基於一些常見的工業設備結構進行簡化和重構。比如，在講解葉輪機械流動時，作者不僅展示瞭如何劃分葉片周圍的復雜網格，更深入探討瞭周期性邊界條件的應用和其對計算效率的影響。而且，配套的光盤資源中，那些初始文件和最終結果的對比文件都準備得非常齊全。我嘗試著跳過中間的步驟，直接導入最終的設置文件，然後自己重新運行一遍，去觀察不同計算參數對最終流場形態的影響。這種“可追溯”的學習路徑，極大地增強瞭學習的主動性。它不是讓你被動地跟著做，而是讓你有足夠的工具去“打亂重組”，從而真正理解每一個參數背後的物理調控力。這種互動性遠超齣瞭傳統教材的範疇。

評分☆☆☆☆☆

不錯，快遞很好。

評分☆☆☆☆☆

個人覺得是一本不錯的好書

評分☆☆☆☆☆

為什麼這個書有一股怪怪的味道，聞著不舒服呢。紙張的感覺也不是很舒服。

評分☆☆☆☆☆

正版脈絡清晰幫助很大理論基礎實例經典查閱方便很實用性價比高科技

評分☆☆☆☆☆

光盤裏麵的視頻聲音非常不清楚，聲音忽大忽小。

評分☆☆☆☆☆

買來學習一下

評分☆☆☆☆☆

書不錯，包裝設計也很好，推薦大傢購買

評分☆☆☆☆☆

書的視頻看瞭，口齒有點不清楚，不過操作還是可以看的，屬於fluent的基礎學習。

評分☆☆☆☆☆

視頻 不行，估計是設備原因，說話忽高忽低，聽著難受，影響心情，你賣五六十的書給這種質量你好意思嗎？書隻瀏覽瞭目錄，暫時不做評價。總之不建議購買。