FloEFD 流动与传热仿真入门及案例分析 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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李波，陈文鑫著

图书标签:

FloEFD
流动仿真
传热仿真
CFD
工程仿真
案例分析
有限元分析
热流体
结构热耦合
新手入门

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出版社：机械工业出版社

ISBN：9787111514107

版次：1

商品编码：11797521

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：242

具体描述

编辑推荐

本书有两位主要作者均使用CFD仿真软件多年，熟悉流动和传热仿真的特点，并且在学校的专业也涉及流体力学和传热学等学科。李波供职于FloEFD软件的原厂商，可以接触到为丰富和深入的FloEFD软件资料，同时也保证了书籍的性。于此同时，也会邀请上海小糸车灯有限公司、飞利浦（上海）照明研发中心、泛亚汽车车技术中心工程师共同参与撰写实力仿真的内容。这些工程师都在本行业从事多年，同样具有非常丰富的仿真分析经验，定能使广大读者收获颇丰。

本书提供全部实例仿真模型数据，关注“科技电眼”微信号，回复“51410”获取。

内容简介

《FloEFD 流动与传热仿真入门及案例分析》是一本全面介绍计算流体动力学软件FloEFD软件功能和应用方法的指导性教材，是基于FloEFD 14��1版本进行撰写的。

《FloEFD 流动与传热仿真入门及案例分析》主要内容可以分为两个部分。第1部分内容系统地介绍了FloEFD的几何模型准备、建立仿真模型、网格划分、求解计算、结果处理和仿真优化。对于上述内容中涉及的计算流体动力学、传热学和流体力学等学科的基础理论，本书都用相当篇幅简明、扼要地进行了介绍。第2部分内容以FloEFD行业应用实例为主，其中包括LED工矿灯热仿真实例、LED射灯热仿真实例、卤素车灯热仿真实例和汽车空调箱线性度仿真。行业应用实例以背景介绍为起始，通过详细的说明与详尽的操作步骤，使读者在了解FloEFD软件功能的同时，逐步掌握如何利用FloEFD进行流体流动与传热数值仿真分析的基本方法和技巧。

《FloEFD 流动与传热仿真入门及案例分析》可以作为高等院校有关专业研究生教材，也可供使用FloEFD或其他计算流体动力学软件进行仿真分析的专业人员阅读参考。

前言/序言

　　计算流体动力学自20世纪60年代问世以来之所以发展迅速，是由于计算流体动力学仿真软件具备了低成本仿真复杂或理想物理现象的优点。商业计算流体动力学软件从20世纪80年代开始兴起，已经从最初应用的航空、汽车和电力能源领域，发展至机械、电子产品、暖通、环境和建筑等许多行业。现今，越来越多的企业意识到商业计算流体动力学软件为企业带来了巨大利益。美国市场研究公司Aberdeen Group在2011年的研究报告《The ROI of Concurrent Design with CFD》中指出，在产品研发中使用CFD进行仿真分析可以使产品质量目标、销售收入目标、保证产品上市日期和成本目标等方面的达标率提升6%～13%。此外，报告中也显示了现今商业计算流体动力学软件应具备以下特点：与MCAD软件结合、网格自动划分、网格具有灵活性和易于操作等。FloEFD软件不仅仅是一款商业化的计算流体动力学软件，而且其完全嵌入主流MCAD软件和自动网格划分的特点引领了商业计算流体动力学软件的发展趋势，将原本深奥和操作复杂的计算流体动力学软件置于设计工程师的桌面。计算流体动力学仿真分析不再属于少数仿真分析专家的独有，企业的产品设计工程师同样可以轻松驾驭这匹高科技“骏马”。撰写一本FloEFD书籍的动因正是想让更多的工程师能进行计算流体动力学的仿真分析工作。

　　全书共分为14章，第1、2章为计算流体动力学的基础和FloEFD软件背景，第3～10章为FloEFD软件功能和操作技巧，第11～14章为FloEFD行业应用实例。由于本书在写作过程中遵循仿真工作的基本流程，所以建议读者在阅读本书的过程中循序渐进，先学习软件功能和操作部分，再练习实例应用的内容。对于本书有关软件使用的内容，建议在软件中进行具体的操作，加深对于软件使用的理解和认知。本书应用实例的仿真模型数据及其他相关资料，可在机械工业出版社官方网站（www�眂mpbook�眂om）本书介绍页面下免费下载。

　　Mentor Graphics公司力推FloEFD软件作为通用计算流体动力学软件，本书的出版得到了Mentor Graphics公司的大力支持。其中市场部门的童燕萍和Keith Hanna对于本书的出版提供了诸多帮助和建议，作者在此深表感谢。同时本书的出版也受益于行业内多位资深专家的帮助，正是他们的倾情付出，本书实例部分才得以顺利完成撰写。上海亚明照明有限公司的邹龙生为第11章提供了诸多写作材料和建议；飞利浦（中国）投资有限公司的郑臻轶对于第12章的撰写提供了诸多有益的建议；上海小糸车灯有限公司的王宽对于第13章的撰写给出了许多见解和指导；泛亚汽车技术中心有限公司的陆平对于第14章的撰写给出了许多见解和指导。最后作者想感谢自己的家人，正是他们的鼓励和支持，使作者能够全身心地投身于本书的撰写中。

　　由于本书从撰写到最终出版的时间较为紧促，加之FloEFD软件涉及的背景原理和行业应用比较宽泛，书中错误在所难免，作者愿与每一位读者进行交流和探讨，正如古人云“奇文共欣赏，疑义相与析”。

《计算流体力学：从理论基础到前沿应用》书籍简介本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践指导性的计算流体力学（CFD）知识体系。它不仅仅是一本技术手册，更是一部引导工程师和研究人员从零开始掌握CFD精髓，并将其应用于解决复杂工程问题的教科书。全书结构严谨，内容涵盖了CFD方法学的理论基石、主流求解技术的实现细节、前沿模型的构建，以及在多个工程领域的经典案例剖析。第一部分：理论基石与数学基础本部分聚焦于流体力学和数学物理的理论根源，为理解CFD的本质打下坚实的基础。第一章：流体力学的基本原理回顾本章首先对连续介质假设、物质导数、流场的描述（拉格朗日与欧拉描述）进行系统梳理。重点阐述了牛顿流体和非牛顿流体的本构关系，以及热力学定律在流动与传热问题中的应用。为后续的控制方程推导做准备。第二章：控制方程的推导与形式详细推导了Navier-Stokes方程组（动量守恒）、连续性方程（质量守恒）和能量方程（能量守恒）在不同坐标系下的形式。特别关注了对于可压缩流动的处理，包括如何引入状态方程（如理想气体假设）。本章强调了无量纲化在简化方程和增强数值稳定性中的作用。第三章：湍流模型的物理基础与数学描述湍流是现代流体力学中最具挑战性的领域之一。本章深入剖析了湍流的统计特性，如雷诺应力、湍流脉动等。随后，系统介绍了雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方法的物理意义和数学结构。重点讲解了零方程、单方程（如 Spalart-Allmaras 模型）和双方程模型（如 $k-epsilon$ 模型、 $k-omega$ 模型）的物理假设、适用范围及其局限性。此外，对大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的基本思想也进行了概述，旨在提供一个完整的湍流建模视角。第四章：离散化方法的核心概念本章是连接连续方程与离散数值解的关键。详细介绍了有限差分法（FDM）的构建、泰勒级数展开误差分析和高精度差分格式的构造。随后，重点转向有限体积法（FVM），阐述了积分形式的守恒律在控制体积上的应用，这是当前商业求解器中最主流的方法。对非结构网格上的通量计算、界面值插值（如迎风格式、中心格式）进行了详尽的讨论。第二部分：数值求解技术与算法实现本部分深入剖析了求解离散方程组的各种数值算法，是CFD软件核心引擎的组成部分。第五章：压力-速度耦合算法针对Navier-Stokes方程中压力和速度的间接耦合问题，本章系统讲解了经典的压力校正方法。详细剖析了SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) 算法族（包括 SIMPLE, SIMPLER, PISO, 动量方程的迭代过程、压力泊松方程的求解策略，以及迭代收敛的准则。第六章：线性方程组的求解离散后的CFD方程最终归结为求解大型稀疏线性代数方程组。本章分类介绍了直接法和迭代法的原理。重点阐述了共轭梯度法（CG）、双共轭梯度法（BiCGStab）在求解对称正定和非对称系统中的应用。同时，详尽讨论了代数多重网格（AMG）技术作为预处理器的重要性，以加速求解过程。第七章：瞬态问题的时间离散化对于涉及时间演化的流动问题，本章讨论了各种时间积分格式。区分了显式（如欧拉前向）和隐式（如后向欧拉、 Crank-Nicolson）方法。深入分析了它们的稳定性和精度要求（如 CFL 条件），以及如何选择合适的时间步长以平衡计算成本和物理精度。第八章：网格生成与质量评估高质量的计算网格是精确CFD模拟的前提。本章系统介绍了结构网格、非结构网格和混合网格的生成技术，特别是边界层网格（如棱柱层、楔形层）的布置策略。强调了网格质量指标（如正交性、纵横比、偏度）对数值误差的影响，并提供了网格无关性研究的方法论。第三部分：传热传质的数值方法本部分专门针对涉及能量和物质传输的复杂流动问题。第九章：对流-扩散方程的数值处理详细讨论了能量方程（温度或焓）和质量守恒方程（组分浓度）的离散化。重点分析了高Péclet数（或高雷诺数）对流项的数值扩散问题，以及如何通过高分辨率格式（如 QUICK 或迎风加校正格式）来抑制数值震荡，同时保持足够的精度。第十章：多相流与相变传热的数值挑战本章介绍了描述气液、固液等相互作用的数学模型，如欧拉-欧拉模型、欧拉-拉格朗日模型。对于相变问题（如蒸发、凝固），讲解了如何处理界面移动和相界面上的热力学平衡条件，以及在有限体积框架下对相变热量的处理方法。第四部分：高级应用与后处理技术本部分将理论和算法应用于实际工程场景，并探讨结果的有效性评估。第十一章：求解器的验证与确认（V&V）本章强调了CFD结果的可靠性。详细介绍了验证（Verification，关注数值误差，如网格收敛性研究）和确认（Validation，关注物理模型的准确性，与实验或解析解的对比）的系统流程。讨论了不确定性量化（UQ）在现代CFD分析中的初步应用。第十二章：瞬态流动与非定常问题的分析针对如射流混合、涡旋脱落等动态现象，讲解了如何设置和运行瞬态模拟。重点讨论了后处理中如何应用时域分析（如傅里叶变换）和相空间分析来提取流动的周期性特征和稳定性指标。第十三章：流固耦合（FSI）的数值方法概述简要介绍了FSI问题的物理耦合机制（单向、双向）。探讨了两种主要的数值解耦策略：松耦合（迭代交错求解）和强耦合（单步求解）。为处理结构变形对流场影响的工程问题提供了基础概念。本书的特点在于其深入的数学推导与紧密的工程实践相结合。每一章节的理论阐述后，都伴随着对实际求解器实现中关键决策点的分析，旨在培养读者不仅会“使用”CFD软件，更能“理解”和“优化”模拟过程的能力。通过对核心算法的透彻解析，读者将能更有效地诊断计算结果中的异常，并根据具体工程需求选择和定制最优的建模方案。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的图文排版布局做得极为出色，几乎没有出现那种需要频繁切换思维的混乱感。当你阅读到一个新的概念时，相关的图示总能及时地出现在旁边，并且图注清晰明了，标注的关键信息点都能一眼捕捉到。尤其是在涉及到三维空间数据的可视化处理时，作者似乎深谙读者的视觉习惯，很多截面图和矢量图的选取角度都恰到好处，能够最大程度地展现流场或温度场的关键特征。对于初学者来说，理解复杂的流体行为往往是最大的障碍，但这本书通过精心挑选和绘制的图像，有效地降低了这一门槛。我甚至能感觉到，作者在编排内容时，充分考虑了读者的阅读节奏，章节间的过渡自然流畅，不会让人感觉知识点突然跳跃，整体阅读下来，心流感很强，不知不觉就能深入阅读很长时间而不觉疲倦。

评分☆☆☆☆☆

这本书最打动我的一点，是它渗透出的那种对工程细节的严谨态度。它不像一些入门书籍那样，为了追求简单化而忽略了实际工程中经常出现的“非理想”情况。相反，它会明确指出在进行简化假设时可能存在的局限性，并指导读者如何处理网格畸形、收敛困难等实际操作中难以避免的问题。这种坦诚的交流方式，让我对这本书的可靠性产生了强烈的信任感。它不仅仅是教我如何操作软件，更是在培养我的“仿真工程师素养”，教我如何批判性地看待仿真结果，而不是把软件输出的数字当作金科玉律。这种对工程实践深度和广度的关注，使得这本书的价值远远超出了一个简单的“入门”范畴，它更像是陪伴我成长为一个更成熟的仿真工程师的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常务实，没有太多浮夸的辞藻，直奔主题，这一点我非常欣赏。作者在描述复杂算法和数学模型时，总是能找到一种清晰而简洁的表达方式，仿佛一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何解决实际问题，而不是一个高高在上的学者在布道。我记得我第一次尝试用它介绍的方法去模拟一个简单的平板散热问题时，那种豁然开朗的感觉，至今记忆犹新。很多其他教材会把重点放在推导过程的每一步数学细节上，而这本书的重点显然是如何利用仿真工具去高效地解决工程难题。它更侧重于“怎么做”以及“为什么这样做是有效的”，而不是纯粹的数学证明。对于我这种希望快速上手并看到结果的工程师来说，这种以应用为导向的写作方式无疑是最高效的学习途径。而且，书中对不同物理模型适用范围的讨论也非常到位，让你在选择仿真设置时能够更加有理有据，避免了盲目套用公式带来的误差。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分，可以说是物超所值。我特地去对比了好几家市面上同类书籍，很多都只是简单地展示一个模型和最终结果，缺乏深度的剖析。然而，这本书的案例不仅详尽地展示了从几何建模、网格划分到边界条件设置的全过程，更重要的是，它对仿真结果的解读下了很大功夫。比如，在分析一个热点区域时，作者不仅仅是展示了温度分布图，还会结合流线图和压力梯度，去解释为什么热量会集中在那里，背后的物理机制是什么。这种多维度、交叉验证式的分析方法，极大地提高了我的工程判断力。我甚至在做自己项目时，尝试模仿书中的分析思路，结果发现效率和准确性都有了显著提升。这本书更像是一个实战手册，而不是一本理论教科书，它教会了我如何像一个经验丰富的仿真专家那样去思考和验证问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有冲击力，那种深邃的蓝色调配上流线型的图案，一下子就抓住了我的眼球。我记得当初在书店里把它拿起来的时候，就感觉手感很扎实，那种纸张的质感和印刷的清晰度，都体现出出版社对内容的重视。我当时心里就在想，这本书的装帧水平这么高，内容应该也不会差到哪里去。我本身是对流体力学和传热学感兴趣，但总觉得理论知识太枯燥，缺乏实战经验。这本书的排版很舒服，没有那种密密麻麻的公式堆砌感，而是用了很多图例和流程图来辅助理解。我尤其喜欢它在介绍基础概念时所采用的类比手法，很多抽象的物理过程通过生活中的例子被生动地展现出来，这对我这样工程背景出身的读者来说，简直是福音。翻阅目录时，我就被那些具体的应用案例所吸引，什么汽车冷却、电子设备散热之类的，这些都是我日常工作中会遇到的挑战。这本书的结构安排也很合理，从最基本的理论铺垫，到软件操作的逐步深入，再到最后的复杂案例分析，每一步都像是精心铺设的阶梯，让你感觉每向上走一步，自己的能力都在稳步提升。

评分☆☆☆☆☆

深入浅出，通俗易懂，值得一看

评分☆☆☆☆☆

很好，收货很快，有机会下次还会购买

评分☆☆☆☆☆

包装很好，书也是正品，已经在用了。

评分☆☆☆☆☆

方式独到

评分☆☆☆☆☆

还可以吧，和我想要的有点差距

评分☆☆☆☆☆

挺好看的，把一些热设计讲得很通透