Fluent 17.0流體仿真從入門到精通 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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丁欣碩，劉斌編著 著

圖書標籤:

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302488132

商品編碼：23192992059

齣版時間：2018-01-01

作  者:丁欣碩,劉斌 編著 定  價:79 齣 版 社:清華大學齣版社 齣版日期:2018年01月01日 頁  數:425 裝  幀:平裝 ISBN:9787302488132 ●第1章流體力學與計算流體力學基礎1
●1.1流體力學基礎1
●1.1.1一些基本概念1
●1.1.2流體流動的分類5
●1.1.3邊界層和物體阻力5
●1.1.4層流和湍流7
●1.1.5流體流動的控製方程7
●1.1.6邊界條件與初始條件8
●1.1.7流體力學專業詞匯9
●1.2計算流體力學基礎12
●1.2.1計算流體力學的發展12
●1.2.2計算流體力學的求解過程13
●1.2.3數值模擬方法和分類13
●1.2.4有限體積法的基本思想15
●1.2.5有限體積法的求解方法17
●1.3計算流體力學應用領域18
●1.4常用的CFD商用軟件18
●1.4.1PHOENICS19
●1.4.2STAR-CD19
●1.4.3STAR-CCM+19
●部分目錄

內容簡介

本書通過大量實例係統地介紹Fluent 17.0的使用方法，包括計算流體的基礎理論與方法、創建幾何模型、劃分網格、Fluent求解設置、後處理等功能的介紹，針對每個Fluent可以解決的流體仿真計算問題進行詳細講解，並輔以相應的實例，使讀者能夠快速、熟練、深入地掌握Fluent軟件。全書共分為16章，由淺入深地講解Fluent仿真計算的各種功能，從幾何建模到網格劃分，從計算求解到結果後處理，詳細地講解Fluent進行流體模擬計算的每一個步驟，使讀者能夠瞭解並掌握Fluent軟件的工作流程和計算方法。本書結構嚴謹、條理清晰、重點突齣，很好適閤廣大Fluent初、中級讀者學習使用，也可作為大中專院校、社會培訓機構的教材以及工程技術人員的參考用書。 丁欣碩,劉斌 編著 丁欣碩，不錯工程師，已從事機械設計及仿真計算工作十餘年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等軟件，曾齣版《ANSYSWorkbench14.0從入門到精通》等計算機圖書，並利用業餘時間創建瞭中國CAX聯盟論壇。

湍流世界中的精確脈動：探索復雜流體行為的奧秘 本書將帶領您深入流體動力學那充滿挑戰卻又迷人的領域，解構物質在運動中所展現齣的復雜規律。我們將穿越從宏觀的宇宙尺度到微觀的分子碰撞，逐一剖析流體在不同環境下的行為模式，揭示其內在的物理機製。本書聚焦於那些看似混亂無章，實則遵循著嚴謹數學法則的湍流現象，旨在為您提供一套係統性的理論框架和實踐方法，幫助您駕馭這些難以捉摸的動力學過程。 第一章：流體力學基石——理解流體本質 在踏上這場探索之旅的伊始，我們將首先建立堅實的理論基礎。本章將深入淺齣地介紹流體靜力學和流體動力學的基本概念，包括流體的連續性假設、密度、壓強、黏度等核心屬性。您將理解牛頓黏性定律在描述流體內部摩擦力中的作用，以及它如何影響流體的流動特性。我們將探討不同類型的流體，如牛頓流體和非牛頓流體，並分析它們在實際應用中的差異。 本章內容涵蓋： 流體的宏觀描述： 連續介質假設、質量守恒定律在流體中的體現。 流體基本屬性： 密度、比重、錶麵張力、毛細現象及其影響。 壓強的概念與分布： 靜止流體中的壓強特性，帕斯卡原理的應用。 黏性的本質與影響： 牛頓黏性定律的物理意義，內摩擦力與外摩擦力。 流體動力學初步： 流綫、跡綫、渦綫，描述流體運動的幾何概念。 第二章：運動的方程——Navier-Stokes方程的深邃洞察 Navier-Stokes方程，作為描述不可壓縮黏性流體運動的核心方程組，是流體力學研究的基石。本章將為您詳細解析Navier-Stokes方程的推導過程，從動量守恒定律齣發，逐步引入質量守恒方程、能量守恒方程以及方程中的關鍵項，如慣性項、壓力項、黏性項和外力項。您將深刻理解這些方程如何精確地刻畫流體的速度、壓強和密度隨時間和空間的變化。 本章內容涵蓋： 動量守恒的物理基礎： 牛頓第二定律在流體運動中的應用。 Navier-Stokes方程的推導： 質量守恒、動量守恒與能量守恒的結閤。 方程各物理項的解讀： 慣性力、壓強梯度力、黏性耗散力、外力。 無量綱參數的重要性： 雷諾數、普朗特數等，它們如何區分流體的不同狀態。 理想流體與黏性流體的區彆： 歐拉方程與Navier-Stokes方程的聯係與區彆。 第三章：流動的邊界——邊界層理論的精妙揭示 流體在固體錶麵運動時，其速度會發生顯著變化，形成一個特殊的區域——邊界層。本章將深入探討邊界層理論，理解黏性效應如何在靠近壁麵的區域主導流體行為。我們將分析層流邊界層的形成和發展，以及其對流動阻力和傳熱傳質的影響。同時，您還將接觸到湍流邊界層的概念，瞭解其與層流邊界層的顯著差異，以及它在工程應用中的重要性。 本章內容涵蓋： 邊界層概念的提齣與意義： 簡化Navier-Stokes方程的途徑。 層流邊界層的特徵： 速度剖麵、邊界層厚度、壓強梯度。 壁麵效應與分離現象： 逆壓強梯度對邊界層的影響，流動分離的産生與後果。 湍流邊界層的結構： 黏性底層、緩衝層、對數律區、外區。 邊界層方程與近似方法： 普朗特邊界層方程及其解法。 第四章：從有序到混沌——湍流的復雜性與建模 湍流，作為流體力學中最普遍也最棘手的現象，其固有的隨機性和尺度依賴性給研究帶來瞭巨大挑戰。本章將係統地介紹湍流的統計特性，包括速度脈動、能量譜、湍動能耗散率等。您將理解湍流的無處不在，以及它對傳熱、傳質、混閤效率等方麵産生的顯著影響。我們將探討各種湍流建模方法，從早期的雷諾平均方法到先進的直接數值模擬（DNS）和模擬（LES），理解它們的原理、適用範圍和局限性。 本章內容涵蓋： 湍流的宏觀特性： 高度無序、瞬時性、三維性、耗散性。 湍流的統計描述： 平均量、脈動量、湍動能、湍動能耗散率。 湍流産生與發展機製： 流體不穩定性、能量級聯。 湍流模型概覽： RANS (雷諾平均Navier-Stokes)、LES (大渦模擬)、DNS (直接數值模擬)。 RANS模型的常用方法： 渦黏度模型（如Boussinesq假設）、k-ε模型、k-ω模型。 LES模型的思想： 過濾操作、亞格子模型。 第五章：能量的傳遞與轉換——傳熱傳質的基本原理 流體運動不僅伴隨著動量的傳遞，也深刻影響著能量和物質的傳遞過程。本章將聚焦於流體中的傳熱傳質現象，解釋對流換熱、導熱、輻射換熱等多種傳熱方式。您將理解動量、熱量和質量的輸運如何通過擴散和對流過程實現。我們將深入探討影響傳熱傳質效率的關鍵因素，如流體性質、流速、幾何形狀以及是否存在相變。 本章內容涵蓋： 熱力學基本概念： 熱量、功、內能、焓。 傳熱機製： 導熱、對流、輻射。 對流換熱的分類： 自然對流與強製對流。 傳質過程： 擴散與對流混閤。 無量綱參數在傳熱傳質中的應用： 努賽爾數、施密特數、普朗特數。 傳熱傳質方程的建立與求解： 能量方程、質量守恒方程。 第六章：幾何的塑造——流動與外形的交互作用 流體的運動形態與其所處的幾何環境息息相關。本章將分析流體與固體邊界相互作用産生的各種力學現象，如阻力、升力、升沉力等。您將理解不同幾何形狀對流體流動模式的影響，以及如何通過優化外形來減小阻力、增強升力或實現其他特定目的。我們將討論鈍體繞流、翼型氣動特性等典型案例。 本章內容涵蓋： 流體與邊界的相互作用： 剪切力、法嚮力。 阻力與升力的産生機理： 壓差阻力、黏性阻力、誘導阻力。 流態對阻力升力的影響： 層流與湍流對阻力特性的變化。 翼型設計原理： 攻角、馬赫數對升力的影響。 鈍體繞流現象： 卡門渦街、尾跡。 邊界優化設計： 流綫型設計、減阻技術。 第七章：跨越尺度——多相流與界麵現象 自然界和工業應用中，流體很少以單一相態存在。本章將拓展視野，探討多相流體係統，包括氣液、液液、氣固、液固等混閤體係。您將瞭解多相流的復雜性，如相間作用、界麵遷移、相變等。我們將分析多相流體在氣泡流動、液滴破碎、顆粒懸浮等過程中的行為，以及它們在化學反應器、分離設備等領域的應用。 本章內容涵蓋： 多相流的分類與描述： 混閤模型、界麵追蹤模型。 氣泡流與液滴流： 氣泡的生成、運動與聚並，液滴的破碎與閤並。 顆粒流體： 顆粒的懸浮、沉降、碰撞。 界麵現象： 錶麵張力、潤濕性、界麵張力。 相變過程： 蒸發、冷凝、沸騰。 多相流在工程中的應用： 反應器設計、燃燒模擬、汙染物輸運。 第八章：算法的支撐——數值方法的應用基礎 為瞭解決復雜的流體力學問題，數值計算方法成為不可或缺的工具。本章將為您介紹流體仿真領域常用的數值方法，包括有限差分法（FDM）、有限體積法（FVM）和有限元法（FEM）的基本原理。您將理解這些方法如何將連續的流體方程離散化，並在計算機上進行求解。我們將討論網格生成、求解器選擇以及數值方法的收斂性和穩定性。 本章內容涵蓋： 數值方法的必要性： 解析解的局限性。 有限差分法（FDM）： 基於泰勒級數展開，離散化導數。 有限體積法（FVM）： 基於積分形式，守恒量的計算。 有限元法（FEM）： 基於變分原理，構造形函數。 網格生成技術： 結構網格、非結構網格、自適應網格。 離散化方程的求解： 迭代法、直接法。 數值誤差分析： 截斷誤差、離散化誤差。 第九章：可視化與驗證——解讀仿真結果 數值仿真最終需要轉化為直觀的物理現象理解。本章將指導您如何有效地處理和解讀仿真結果，包括數據後處理、可視化技術以及結果的驗證。您將學習如何利用各種圖錶、動畫和等值綫圖來展現流體速度場、壓強分布、溫度場等關鍵信息。同時，我們將強調與實驗數據和理論預測進行對比驗證的重要性，以確保仿真結果的可靠性。 本章內容涵蓋： 仿真數據的組織與管理： 文件格式、數據結構。 可視化技術： 流綫圖、矢量圖、等值綫圖、切片圖、體繪製。 動畫展示： 動態演變過程的呈現。 定性與定量分析： 從圖形到數據的深入洞察。 仿真結果的驗證方法： 與實驗數據對比、與解析解對比、網格收斂性分析。 不確定性分析： 評估仿真結果的可靠性。 第十章：邁嚮前沿——復雜流體問題的探索 在掌握瞭流體力學的基礎知識和數值仿真方法後，本章將引導您關注當前流體力學研究的前沿領域。我們將簡要介紹一些更復雜的流體現象和應用，如可壓縮流、磁流體動力學、生物流體、微納尺度流體等。您將瞭解到這些領域的研究熱點和挑戰，以及未來可能的發展方嚮，從而激發您在更廣闊的領域內繼續深造和探索的興趣。 本章內容涵蓋： 可壓縮流的特性： 馬赫數、激波、膨脹波。 磁流體動力學（MHD）： 電導率、磁場與流體的相互作用。 生物流體動力學： 血液流動、呼吸道動力學。 微納尺度流體： 錶麵效應、分子動力學方法。 計算流體力學（CFD）的最新發展： GPU加速、人工智能在CFD中的應用。 開放性研究課題與未來展望： 湍流控製、新型流動結構。 本書旨在為您打開通往流體世界的大門，讓您不再畏懼那些看似神秘莫測的流動現象。通過理論學習與案例分析相結閤的方式，您將逐步建立起對流體動力學的深刻理解，並掌握利用先進數值工具解決實際問題的能力。無論您是流體力學領域的初學者，還是希望深化研究的專業人士，都能從中獲得寶貴的知識和啓發。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始接觸這本書是帶著一種“試試看”的心態，畢竟市麵上打著“從入門到精通”旗號的書，十有八九都是名不副實的“中級到勉強中級”。但這本書的敘事節奏非常巧妙，它並沒有一開始就拋齣那些復雜的偏微分方程組。開篇幾章，作者用一種非常直觀的方式，通過大量的工程實例和清晰的圖錶，建立起一個對流體運動感性的認識。我記得其中一個關於熱交換器效率提升的案例分析，作者不僅展示瞭最終的流綫圖和溫度分布，還詳細闡述瞭如何根據這些結果反推齣設計缺陷，並給齣瞭修正建議的思路鏈。這種由淺入深，緊密結閤實際應用場景的講解方式，極大地降低瞭初學者的學習門檻。它就像一位經驗豐富的老教授，耐心地牽著你的手，一步步走進這個看似高深莫測的仿真世界，讓你在實戰中建立信心，而不是在理論的迷宮裏迷失方嚮。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我最大的感受是它對“工程經驗的提煉”的重視程度遠超一般的教材。很多時候，軟件的幫助文檔告訴你“能做什麼”，但這本書卻告訴你“在什麼情況下應該這樣做，如果不這樣做會引發什麼後果”。比如在處理多相流問題時，作者沒有滿足於簡單地介紹歐拉-歐拉模型，而是非常現實地指齣瞭在氣液界麵張力處理不當時，數值結果會如何失真，並給齣瞭基於經驗的參數調整建議。這種“過來人”的指導，是冰冷的公式和屏幕上的光標所無法給予的。它教會瞭我如何像一個資深的流體力學工程師那樣去思考問題：如何識彆模擬中的物理失真，如何區分是模型選擇錯誤還是數值方法不當。這本書與其說是一本軟件操作手冊，不如說是一部關於如何科學、嚴謹地進行流體動力學分析的思維訓練指南，它極大地提升瞭我解決實際工程挑戰的信心和能力。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的技術手冊，拿在手裏沉甸甸的，光是目錄就夠讓人望而生畏瞭。我原本以為自己對CFD（計算流體力學）已經算是有一定的瞭解，畢竟在學校裏也摺騰過幾個仿真軟件，但翻開這書的扉頁，那種撲麵而來的專業感和深度，立刻讓我意識到自己之前的學習簡直是蜻蜓點水。它不像市麵上那些“速成”指南，隻教你幾個按鈕怎麼按，而是真正地深入到數學模型和物理機製的底層邏輯。比如，關於湍流模型的章節，作者沒有簡單地羅列RANS、LES、DNS這些縮寫，而是花瞭大量的篇幅去剖析它們背後的假設條件、適用範圍，甚至是數值穩定性的考量。我特彆欣賞它在講解邊界條件設定時的細緻入微，很多我在實際工作中遇到的收斂難題，都能在這本書裏找到理論上的解釋和解決方案的綫索。對於一個渴望從“會用”邁嚮“精通”的工程師來說，這絕對是一本值得反復研讀的案頭寶典，它要求的不隻是動手能力，更是紮實的理論功底。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量，是它最讓我感到驚喜的地方之一。在處理復雜的三維幾何和網格劃分時，很多書籍隻會給齣一張截圖草草瞭事，但這本書對“如何構建一個高質量的仿真模型”這一點傾注瞭極大的心血。它不僅展示瞭如何處理非結構化網格的細節，還專門開闢瞭一部分討論如何進行網格收斂性研究（Grid Convergence Study）的規範流程。那些彩色的截麵圖和矢量圖，清晰地揭示瞭流場中渦鏇的形成和發展過程，比我過去在網上看到的任何演示都要來得透徹。尤其是關於求解器設置的部分，作者對壓力-速度耦閤算法（如SIMPLE, PISO, SIMPLEC）的優劣勢對比分析，簡直是教科書級彆的。我感覺自己不僅僅是在學習如何操作軟件，更是在理解背後數值方法的精妙之處，這對於調試那些“不收斂”的頑固問題至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我是一個偏嚮於使用開源工具進行二次開發的研究人員，通常那些商業軟件的深度指南對我而言價值有限。但這本書的價值恰恰在於，它成功地搭建瞭一座連接理論與主流商業軟件實踐的橋梁。盡管它可能不會逐字逐句地告訴你菜單欄裏每一個選項的含義，但它會告訴你“為什麼”要選擇某個特定的離散格式，或者“為什麼”你在這個特定的物理問題中應該選擇某種粘性模型。例如，書中對動網格技術（Dynamic Meshing）的討論，不僅僅停留在如何設置網格變形，而是深入探討瞭界麵處理、接觸算法在復雜運動學模擬中的挑戰。這種高度抽象和概括性的論述，使得書中的知識具有極強的遷移性，無論是使用哪一個CFD平颱，核心的仿真思維和判斷標準都是相通的。對我來說，它提供瞭一套底層的方法論，而不是一堆臨時的操作技巧。