ANSYS Fluent 流体数值计算方法与实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王海彦，刘永刚 等 著

图书标签:

• ANSYS Fluent
• 流体数值计算
• CFD
• 计算流体力学
• 数值模拟
• 工程仿真
• 传热
• 多相流
• 湍流
• 有限体积法

出版社： 中国铁道出版社

ISBN：9787113209032

版次：1

商品编码：11835683

包装：平装

丛书名： ANSYS仿真分析系列丛书

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

页数：332

字数：610000

编辑推荐

　　学习CFD课程或Fluent软件的参考书。

内容简介

　　《ANSYS Fluent 流体数值计算方法与实例》基于ANSYS Fluent软件介绍工程流体数值计算的理论基础与实现方法，内容包括CFD技术的基本概念和理论基础知识、建模方法以及CFD分析方法，涉及湍流、传热、动网格、多相流、旋转机械流动分析等内容，并提供一系列典型例题的建模和计算过程。本书的一个写作特点是基于ANSYS Workbench中的Fluent分析流程来组织相关内容，系统介绍了建立分析流程、几何建模、网格划分、Fluent求解及后处理等过程，结合算例对相关的集成组件的使用方法和操作要点进行了全面的讲解。
　　本书适合于作为工科专业高年级本科生或研究生学习CFD课程或Fluent软件的参考书，也可以供从事CFD分析的技术人员学习CFD技术或Fluent软件时参考。

目录

第1章CFD分析的基本概念和原理1
1.1CFD技术及其发展应用概述1
1.2流动的基本概念和方程5
1.3CFD算法的基本原理及常用算法简介15
第2章ANSYS Fluent功能简介及分析流程19
2.1ANSYS Fluent软件功能简介19
2.2ANSYS Workbench环境及CFD分析流程23
第3章CFD分析几何建模技术31
3.1ANSYS DM的功能、界面及基本使用31
3.2DM几何模型的创建、导入与编辑修复35
3.3命名选择集、几何分析工具及参数化建模56
第4章CFD网格划分技术60
4.1ANSYS Mesh的操作界面及基本使用60
4.2划分方法选项、网格划分及质量检查63
4.3Mesh参数化及Named Selections的使用74
第5章Fluent流体分析界面及使用77
5.1Fluent软件的启动器及操作界面77
5.2Fluent的物理设置选项81
5.3Fluent的求解控制选项105
第6章Fluent计算结果的后处理113
6.1Fluent自带后处理功能的使用113
6.2CFD�睵ost后处理器的使用127
第7章流动模拟例题：黏性流体的圆柱绕流137
7.1问题描述137
7.2创建分析模型138
7.3求解及后处理144
第8章流动及传热模拟例题：混合弯管162
8.1问题描述162
8.2建立分析模型162
8.3求解及后处理173
第9章动网格技术例题：球阀194
9.1问题描述194
9.2创建分析模型195
9.3求解及后处理200
第10章多相流的数值模拟例题227
10.1VOF模型应用例题:打印机喷墨过程模拟227
10.2Mixture 模型应用案例：气穴现象252
第11章MRF及SMM技术应用276
11.1运动域流动问题分析的方法276
11.2二维搅拌器流场的数值模拟278
11.3三维双层搅拌设备流场的数值模拟299
参考文献325

前言/序言

《现代流体动力学：从理论到应用》 简介 流体，无处不在，从宏观的天体运行到微观的血液流动，其运动规律的理解与掌控，是人类探索自然、改造世界的重要基石。本书《现代流体动力学：从理论到应用》旨在为您提供一个全面而深入的流体动力学知识体系，涵盖其核心理论、经典方程、分析方法以及在工程实践中的广泛应用。我们不仅会探讨流体运动的基本原理，更会引导您掌握如何运用现代科学工具与技术，解决实际工程中遇到的复杂流体问题。 第一部分：基础理论与方程 本部分将带您重温流体动力学最基本的概念。我们将从流体的宏观描述入手，引入密度、压力、粘度、表面张力等关键物理量，并阐述牛顿流体与非牛顿流体的区别。随后，我们将深入探讨流体守恒定律，这是理解一切流体运动的基础： 质量守恒（连续性方程）： 揭示了流体在空间中的分布与运动之间的内在联系，是流体分析的出发点。我们将从积分形式和微分形式两个层面来理解其物理意义，并介绍一些简化的连续性方程，例如在不可压流体和稳态流中的形式。 动量守恒（Navier-Stokes方程）： 这是流体动力学的灵魂，它将牛顿第二定律推广到连续介质，描述了外力、压力梯度和粘性力如何共同作用，驱动流体运动。我们将详细推导Navier-Stokes方程，分析其各个项的物理含义，并讨论其在不同流动状态下的近似形式，如欧拉方程（无粘流动）、伯努利方程（理想流体定常流动）以及普朗特提出的边界层方程。我们还会提及动量方程中的涡量和应力张量的概念，这些是理解复杂流动现象的关键。 能量守恒： 关注流体动能、内能和焓的变化，对于涉及传热、相变以及耗散过程的流动问题至关重要。我们将介绍不同形式的能量方程，包括考虑粘性耗散和热传导的完整形式，并探讨其在热流体问题分析中的应用。 在掌握了这些基本方程后，我们将进一步探讨流体的性质在不同流动状态下的表现： 流体静力学： 深入分析静止流体的压力分布规律，如帕斯卡定律、浮力（阿基米德原理），以及其在液压系统、船舶设计等领域的应用。 层流与湍流： 区分两种截然不同的流动模式。我们将介绍雷诺数（Reynolds number）作为判断层流与湍流的重要无量纲参数，深入剖析湍流的统计特性、能量耗散机制，以及湍流模型的基本思想，例如雷诺平均（RANS）方法及其常见的模型（如k-ε模型、k-ω模型）。 不可压流与可压流： 分析流体密度变化对流动特性的影响。我们将讨论马赫数（Mach number）在可压流中的重要性，以及超音速、亚音速和跨音速流动的显著差异。 第二部分：分析方法与近似理论 理论方程虽然是流体动力学的基石，但许多实际流体问题极其复杂，难以直接求解。因此，发展各种分析方法和近似理论变得尤为重要。 相似性原理与量纲分析： 介绍如何运用 Buckingham π定理进行量纲分析，识别影响流体问题的关键无量纲参数（如雷诺数、马赫数、普朗特数、斯托克斯数等），从而简化问题，并通过模型实验来预测实际工程的性能。 边界层理论： 由普朗特提出，是解决粘性流动的强大工具。我们将详细阐述边界层概念，分析其在壁面附近产生的速度梯度和压强变化，并介绍求解边界层方程的近似方法，如相似解法和近似积分法。边界层理论在理解流动分离、阻力计算等方面具有里程碑式的意义。 势流理论： 针对低粘度、无旋流体的近似理论。我们将介绍速度势函数和流函数，以及它们的性质。势流理论可以方便地计算出许多理想流体问题的速度场和压力分布，为复杂流动的初步分析提供了有益的参考，尽管它忽略了粘性效应。 绕流问题： 深入探讨物体周围的流体流动现象，包括升力与阻力的产生机制。我们将分析不同形状物体（如翼型、圆柱体）在流体中的绕流特性，并介绍一些经典的绕流理论，如达朗贝尔佯谬及其修正。 第三部分：应用领域与工程实例 流体动力学理论的最终目的是解决实际工程问题。本部分将重点展示流体动力学在各个领域的广泛应用，并结合具体的工程实例，帮助读者理解理论与实践的结合。 航空航天工程： 空气动力学： 飞机翼型的设计与优化，升力与阻力的计算，气动操纵面的作用，超音速飞行器的设计挑战。 火箭与导弹： 推进系统的设计，气动加热，外形优化以减小阻力。 空间站与卫星： 外部流体环境的分析，如大气阻力，热控制系统的流体流动。 汽车工程： 汽车外形设计： 减小风阻，提高燃油经济性，改善稳定性。 发动机与冷却系统： 燃烧室内流体流动，冷却液循环，散热器的设计。 空调系统： 车内空气流通，舒适性分析。 能源与动力工程： 燃气轮机与蒸汽轮机： 叶片上的气流分析，效率计算，流动损失研究。 泵与风机： 水泵、离心风机等的设计与性能分析，效率提升。 管道输送： 石油、天然气、水等介质在管道中的流动阻力计算，压力损失分析，泵站选型。 核反应堆安全： 冷却剂流动模拟，事故工况下的流体行为分析。 环境工程与水利工程： 河流与海洋动力学： 潮汐、洋流、波浪的模拟，泥沙输运，海岸侵蚀。 大气环流与天气预报： 大气动力学模型，天气系统的演变。 污染物扩散： 烟气、废水在空气或水体中的扩散模拟，环境影响评估。 水坝与船闸： 水流过水坝的紊流特性，船闸运行时的水流控制。 生物医学工程： 血液循环： 血管内的血流动力学分析，心脏瓣膜功能评估，血栓形成的机制。 呼吸系统： 气体在肺部的交换与流动，吸入药物的输送。 生物器官设计： 人工器官（如人工心脏、人工血管）的水力学性能分析。 其他工业应用： 化工过程： 反应器内的混合与传质，化工设备的流体设计。 冶金工业： 熔融金属的流动与凝固。 食品工业： 食品加工过程中的流体混合、输送与包装。 第四部分：现代计算流体动力学（CFD）导论（概念性介绍） 尽管本书不直接涉及具体的计算方法，但作为流体动力学现代研究与应用不可或缺的工具，我们将对计算流体动力学（CFD）进行概念性的介绍。CFD通过数值方法求解流体动力学方程，为复杂流动问题提供了强大的解决方案。我们将简要概述CFD的基本流程： 1. 几何建模： 构建计算域的几何模型。 2. 网格划分： 将计算域离散化为一系列小的单元（网格）。 3. 物理模型选择： 确定流体性质、流动状态（层流/湍流）、传热等物理模型。 4. 求解器： 利用数值算法求解离散后的代数方程组。 5. 后处理： 对计算结果进行可视化分析，提取关键工程参数。 CFD能够模拟从简单的层流到复杂的湍流、从不可压到高超音速的各类流动，极大地拓展了我们研究流体问题的能力，并已成为现代工程设计与分析的重要手段。 结语 《现代流体动力学：从理论到应用》力求以清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的实例，为您构建一个扎实的流体动力学知识框架。无论您是初学者希望系统学习基础理论，还是工程技术人员需要解决实际的流体难题，本书都将是您不可或缺的参考。通过掌握流体动力学的基本原理和分析方法，您将能够更深刻地理解我们周围的物理世界，并为解决未来的工程挑战提供强大的理论支持。

评分☆☆☆☆☆

这本《ANSYS Fluent 流体数值计算方法与实例》的封面设计得非常专业，虽然我还没有深入研读，但从目录结构上就能看出编者的用心良苦。它似乎不仅仅是一本操作手册，更像是一本深入剖析流体力学仿真背后理论的教材。我特别关注到它在网格划分和求解器设置这两块的讲解篇幅，这往往是初学者最容易踩坑的地方。好的仿真结果，一半依赖于合理的物理模型选择，另一半就取决于网格的质量。如果这本书能清晰地梳理出不同物理问题（比如湍流、多相流）下，网格尺寸、类型以及边界层处理的最佳实践，那就太棒了。我期待它能提供一些超越软件自带帮助文档的“秘籍”，比如如何诊断网格质量问题，以及如何手动微调一些高级参数来加速收敛或提高精度。毕竟，CFD的精髓在于对物理过程的理解，软件只是工具，这本书如果能有效连接理论与工具的桥梁，对提升工程师的实战能力将是质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

从排版和可读性角度来看，一本好的技术书籍应该让学习过程尽可能流畅。我希望这本《ANSYS Fluent 流体数值计算方法与实例》在图文结合上做得十分出色。流体力学本身就是高度依赖视觉化的学科，如果书中的截图清晰、图表准确，并且关键步骤的注释点到为止，不至于让人在翻阅时感到信息过载，那无疑会大大提升学习效率。特别是对于那些涉及到复杂菜单层级的设置，如果能配上清晰的界面截图并用高亮标记出重点选项，会比单纯的文字描述有效得多。此外，如果作者能够为每个章节提供一个“学习目标”和“关键要点总结”，帮助读者在冗长的技术细节中快速抓住核心概念，那么这本书的组织结构会显得更加成熟和人性化。我希望它读起来既有深度，又不失清晰流畅的引导感。

评分☆☆☆☆☆

从一个长期与有限元/有限体积方法打交道的工程师角度来看，我更看重这本书在数值离散和算法稳定性方面的论述。很多市面上的Fluent教程往往一笔带过诸如压力-速度耦合算法（SIMPLE, PISO, Coupled Scheme）的内在差异及其对特定问题的适用性。我希望这本书能在这个领域有更深入的剖析，比如详细对比一下不同时间步进策略在瞬态问题求解时的效率和精度权衡。此外，对于湍流模型的选择，这本书是否有详细的案例分析来指导读者何时应使用$k-epsilon$，何时应考虑$SST k-omega$甚至LES？理论的深度决定了一本技术书的上限，如果它能深入到离散格式（如二阶迎风、中心差分）的稳定性和收敛性的数学基础，那么它就超越了一般的“点击教程”，而成为一本可以长期参考的工具书。我非常好奇，它对瞬态问题的处理是否提供了足够多的实用技巧，比如亚迭代步长的选择，这些细节往往决定了计算是否能顺利跑完。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“实例”部分是最吸引我的地方，但关键在于实例的复杂度和贴近实际工程的程度。如果实例仅仅是简单的平板流动或者圆柱绕流，那价值有限。我更希望看到那些涉及到复杂几何体、强传热耦合、或涉及多相流界面捕捉的真实案例。比如，在一个复杂换热器内部的流动，或者涉及气液两相喷雾的雾化过程。通过这些高级实例，我们可以一窥Fluent在处理现代工程挑战时的极限和最佳设置路径。成功的实例应该是“可复制”的，这意味着作者需要提供详尽的输入参数、边界条件设置，甚至是网格策略的具体细节。如果这本书能把一个看似无从下手的复杂工程问题，一步步拆解成可管理的小模块，并最终得到一个合理的、可解释的工程结论，那么它就真正具备了实战指导意义。

评分☆☆☆☆☆

对于那些希望将Fluent应用于实际工业场景的读者来说，后处理和结果验证是至关重要的环节。一本优秀的教材不能只停留在“计算成功”的界面截图上，更要教会我们如何批判性地看待计算结果。这本书在验证和确认（Verification & Validation, V&V）方面是否有所建树？例如，它是否提供了将数值结果与实验数据进行对比的标准流程，或者至少是如何进行网格无关性验证的详细步骤。计算流体力学的结果往往是基于一系列假设的，如果这些假设与实际工况偏差太大，那么再精美的云图也是毫无价值的。我特别期待看到一些关于如何识别数值误差、处理物理模型简化带来的误差的讨论，以及如何通过后处理工具（比如提取特定的流线、涡量场）来清晰地向非专业人士解释复杂的流场结构。这本书如果能在这方面提供坚实的指导，那么它的价值将倍增。

评分☆☆☆☆☆

买书看看，充实自己。

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不错的参考资料，送货快

评分☆☆☆☆☆

用券买的，还是挺实用的一本书

评分☆☆☆☆☆

好！！！！！！！！！！！！！！！！！

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

京东自营图书，送货特别快。

评分☆☆☆☆☆

刚开始看，发货快，当天就送到了

评分☆☆☆☆☆

好！！！！！！！！！！！！！！！！！

评分☆☆☆☆☆

很有用的一本书，是正版