FloTHERM軟件基礎與應用實例(第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李波編著 著

圖書標籤:

• FloTHERM
• 熱分析
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• 熱設計
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• 散熱器
• 電路闆
• 應用實例

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齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517044956

商品編碼：25569956542

齣版時間：2016-07-01

作  者:李波 編著 定  價:85 齣 版 社:中國水利水電齣版社 齣版日期:2016年07月01日 頁  數:530 裝  幀:平裝 ISBN:9787517044956 ●第二版前言
●前言
●第1章FloTHERM概述
●1.1FloTHERM軟件介紹
●1.2FloTHERM軟件背景原理
●1.3FloTHERM功能特點
●1.4FloTHERM工程應用背景
●1.5FloTHERM軟件模塊
●1.6FloTHERM軟件安裝
●1.6.1FloTHERM軟件Windows版本安裝
●1.6.2許可證安裝
●1.6.3浮動版軟件客戶端許可證設置
●1.7FloTHERM軟件主界麵
●1.8FloTHERM簡單實例分析
●第2章FloTHERM中傳熱學與流體力學基礎
●2.1熱傳導
●2.1.1熱傳導微分方程式
●2.1.2傅裏葉定律
●2.1.3熱導率
●2.1.4熱阻
●部分目錄

內容簡介

本書分為軟件基礎入門與應用實例兩大部分，全書共計17章節。1～11章節為軟件基礎入門，其內容以熱仿真工作流程、建立模型、網格劃分、求解計算、結果處理、優化設計和仿真模型校核為主。12～17章節為軟件應用實例部分，其內容主要由BGA封裝芯片、戶外通信機櫃、數據中心、智能手機、服務器六個應用實例組成。本書內容豐富、講解詳盡，在介紹FloTHERM軟件的同時，也注重相關背景原理的闡述和軟件實際應用的注意事項。其中軟件基礎內容多來自作者的多年積纍和整理。仿真模型的校準作為熱仿真分析的重中之重，本書中也進行瞭細緻的闡述。應用實例內容涵蓋軟件不同的應用領域，對於軟件使用者而言，具有很強的實際指導意義。 李波 編著 李波，同濟大學建築環境與設備工程學士、上海理工大學工程熱物理碩士。主要研究方嚮為電子設備冷卻技術；曾就職於颱達電子企業管理（上海）有限公司和明導（上海）電子科技有限公司，現為熱領（上海）科技有限公司電子設備熱設計技術主管，負責電子設備熱設計、熱仿真技術的應用、推廣和培訓等相關工作；編著齣版《FloTHERM軟件基礎與應用實例》《FloEFD流動與傳熱仿真入門及案例分析》和《笑談熱設計》三本著作。

《計算流體動力學：原理、方法與高級應用》 內容簡介 本書全麵深入地探討瞭計算流體動力學（CFD）的核心原理、核心算法、數值方法以及在眾多工程領域的先進應用。旨在為讀者提供一個堅實而廣博的CFD理論基礎，並輔以豐富的實際案例，幫助讀者掌握利用CFD技術解決復雜工程問題的能力。本書適閤高等院校相關專業本科生、研究生，以及從事工程設計、仿真分析和研發的工程師閱讀。 第一部分：CFD理論基礎 第一章：流體力學基礎 本章將係統迴顧和梳理流體力學中的基本概念和定律，為後續的CFD理論講解奠定堅實基礎。我們將從流體的基本性質齣發，包括密度、粘度、錶麵張力等，並深入闡述流體微元體的運動學描述，如速度場、加速度場、散度、鏇度等。 連續性方程（質量守恒）： 詳細推導連續性方程在不同坐標係下的形式，解釋其物理意義，並探討其在不可壓縮流和可壓縮流中的應用。 動量方程（Navier-Stokes方程）： 這是CFD的核心方程之一。本章將詳細推導Navier-Stokes方程，分解其各項的物理含義，包括慣性力、壓力梯度力、粘性力、外力等。我們將分彆介紹牛頓流體和非牛頓流體的動量方程，並討論其在不同流動狀態下的簡化形式，如歐拉方程（無粘流）、伯努利方程（穩態、不可壓、無粘流）。 能量方程： 介紹能量守恒定律在流體流動中的體現，推導能量方程，分析熱傳導、粘性耗散、對外功等項的貢獻。討論其在傳熱傳質問題中的重要性。 其他守恒方程： 簡要介紹組分守恒方程、湍流模型方程等，為後續章節的詳細講解做鋪墊。 第二章：數值方法基礎 本章將聚焦於將連續的流體力學方程轉化為離散的數值格式，以及求解這些離散方程的數值方法。這是CFD實現數值模擬的關鍵步驟。 離散化方法： 有限差分法 (FDM)： 介紹有限差分法的基本思想，如何用差分近似導數，討論中心差分、嚮前差分、嚮後差分的精度和穩定性。講解如何將偏微分方程轉化為代數方程組。 有限體積法 (FVM)： 詳細闡述有限體積法的核心思想，即基於守恒律對控製體進行積分。講解通量計算、界麵插值、單元中心值更新等關鍵概念。強調FVM在處理復雜幾何和保持守恒性方麵的優勢。 有限元法 (FEM)： 介紹有限元法的基本原理，包括單元劃分、形函數、積分方程的建立（如伽遼金法）。討論FEM在處理復雜邊界和求解特定類型問題（如結構耦閤）的適用性。 求解偏微分方程的數值技術： 綫性方程組的求解： 介紹迭代法（如Jacobi法、Gauss-Seidel法、SOR法、GMRES法）和直接法（如LU分解、Crout分解）的基本原理和適用範圍。 耦閤方程組的求解： 重點討論求解壓力-速度耦閤問題的算法，如SIMPLE算法族（SIMPLE, SIMPLER, SIMPLEC, PISO）及其改進算法。 時間推進方法： 介紹顯式方法（如歐拉嚮前法）和隱式方法（如歐拉嚮後法、Crank-Nicolson法），分析它們的穩定性和精度。 數值格式的精度與穩定性： 深入分析截斷誤差的産生與控製，討論Von Neumann穩定性分析方法，以及CFL條件在顯式方法中的重要性。 第三章：湍流建模 湍流流動是自然界和工程中普遍存在的復雜現象。本章將介紹各種湍流建模方法，以模擬和預測湍流的影響。 湍流的統計描述： 介紹平均量、脈動量、雷諾應力等統計概念，以及雷諾平均方程（RANS）的推導。 雷諾平均模型 (RANS)： 代數模型： 如混閤長度模型。 單方程模型： 如Spalart-Allmaras模型。 兩方程模型： 詳細介紹k-ε模型及其改進（Standard, Realizable, RNG），以及k-ω模型（Standard, SST）的原理、適用範圍和優缺點。 大渦模擬 (LES)： 介紹LES的基本思想，即對大尺度渦進行直接求解，對小尺度渦進行亞格子模型（SGS）求解。分析其在捕捉非穩態流動特性方麵的優勢。 直接數值模擬 (DNS)： 簡要介紹DNS的原理，即直接求解Navier-Stokes方程，不進行任何湍流假設。強調其對計算資源的要求極高，主要用於基礎研究。 湍流模型的選擇與驗證： 討論如何根據工程問題的特點選擇閤適的湍流模型，並介紹模型驗證的方法和重要性。 第四章：CFD預處理與後處理 在進行CFD仿真之前，需要對計算域進行網格劃分（預處理），仿真結束後，需要對結果進行可視化和數據分析（後處理）。 幾何建模與導入： 介紹常用的CAD軟件及其在CFD中的應用，如何導入和處理幾何模型，包括實體、麯麵、麯綫等。 網格生成： 網格類型： 結構網格、非結構網格（四麵體、六麵體、混閤網格）。 網格劃分技術： 塊推進法、掃掠法、Delaunay法、Advancing Front法等。 網格質量控製： 介紹網格質量指標（如長寬比、正交性、單元體積），以及如何提高網格質量。 網格密度與自適應網格： 討論網格密度對計算精度和效率的影響，介紹基於誤差估計的自適應網格技術。 邊界條件設定： 詳細介紹各種常用邊界條件，如速度入口、壓力齣口、壁麵（無滑移、滑移）、對稱邊界、周期性邊界、自由流邊界等，以及其在不同物理過程中的應用。 結果可視化： 介紹常用的可視化技術，如雲圖（Contour Plot）、矢量圖（Vector Plot）、流綫圖（Streamline）、等值麵（Isosurface）、切片圖（Slice Plot）等，以及如何利用它們理解流場信息。 數據分析與評估： 介紹如何提取定量數據，如壓力分布、速度剖麵、流量、力、力矩、傳熱量等，並進行誤差分析和結果驗證。 第二部分：CFD高級應用與案例分析 第五章：穩態與瞬態流動模擬 本章將區分穩態和瞬態流動的概念，並探討各自的求解策略和應用場景。 穩態流動模擬： 介紹穩態流動的定義，以及如何通過迭代收斂獲得穩態解。討論其適用於時間平均結果求解的場景，如恒定來流下的機翼氣動載荷計算。 瞬態流動模擬 (Unsteady Flow Simulation)： 介紹瞬態流動的定義，以及如何通過時間步進求解。重點討論瞬態仿真的挑戰，如計算量大、穩定性要求高等。分析其在捕捉非定常現象中的應用，如渦脫落、周期性振蕩、瞬時衝擊波等。 數值求解策略的比較： 比較穩態和瞬態求解的計算成本、收斂性以及結果的意義。 第六章：傳熱傳質問題的CFD模擬 本章將重點關注CFD在熱力學和物質傳輸過程中的應用。 熱傳導： 介紹傅裏葉導熱定律，如何在CFD中耦閤導熱方程，處理固體傳熱和流體傳熱。 對流傳熱： 討論自然對流、強製對流、混閤對流的建模。重點介紹Nusselt數、Prandtl數等無量綱參數在對流傳熱分析中的作用。 輻射傳熱： 介紹輻射傳熱的基本理論，如黑體輻射、灰體輻射。討論常用的輻射模型，如P-N模型、離散坐標模型（DOM）、濛特卡羅法等。 相變傳熱： 簡要介紹相變過程中能量和質量的轉換，如蒸發、冷凝、熔化、凝固等。討論相變建模的挑戰和常用方法。 傳質模擬： 介紹質量守恒方程，以及如何在CFD中模擬物質的擴散、對流混閤等過程。應用場景如汙染物擴散、化學反應等。 典型案例分析： 電子設備散熱設計中的熱管理。 建築物的自然通風與人工空調係統。 化工反應器中的傳熱傳質過程。 航空航天器錶麵的熱防護。 第七章：多相流與界麵跟蹤 多相流在工業生産和自然界中非常普遍，如氣液、液液、氣固、液固等。本章將探討多相流動的CFD模擬技術。 多相流模型分類： 歐拉-歐拉模型： 將各相視為連續介質，分彆求解其守恒方程，並耦閤相間作用力。適用於液液、氣液等。 歐拉-拉格朗日模型： 將連續相（如流體）視為歐拉描述，將分散相（如顆粒）視為拉格朗日點粒子進行追蹤。適用於氣固、液固等。 自由錶麵模型： 專注於模擬具有清晰界麵的流體，如VOF (Volume of Fluid) 方法、Level Set方法、Mass Conservation (MC) 方法等。 相間作用力： 討論重力、浮力、曳力、升力、虛擬質量力、錶麵張力等相間作用力的建模。 界麵追蹤技術： 重點介紹VOF方法（幾何重構、流率法）和Level Set方法（跡綫方程、重構、平滑）的原理和優缺點。 典型案例分析： 波浪與結構的相互作用。 油水分離器中的兩相流動。 噴霧乾燥過程中的液滴蒸發。 氣泡上升與潰滅。 第八章：可壓縮流與激波 本章將聚焦於速度接近音速或超音速的流動現象，其中密度變化是關鍵因素。 可壓縮流方程： 討論可壓縮流的能量方程，以及馬赫數、音速等概念。 激波與膨脹波： 介紹激波（Shock Wave）和膨脹波（Expansion Wave）的形成機理，包括正激波、斜激波、附著激波等。 數值方法在激波捕捉中的挑戰： 討論如何處理激波附近的強梯度，避免數值耗散過大或産生假振蕩。介紹激波捕捉格式，如TVD (Total Variation Diminishing) 格式、ENO (Essentially Non-Oscillatory) 格式、WENO (Weighted Essentially Non-Oscillatory) 格式。 激波管與超音速噴管流動： 分析這些典型算例中的激波傳播與反射。 典型案例分析： 超音速飛機外形設計。 高超聲速飛行器的氣動加熱。 爆炸衝擊波的傳播與影響。 內燃機燃燒過程中的燃燒波。 第九章：CFD與多物理場耦閤 許多工程問題涉及多種物理現象的相互作用，需要將CFD與其他仿真工具進行耦閤。 結構-流體相互作用 (FSI)： 弱耦閤與強耦閤： 討論不同耦閤策略的適用性。 流固耦閤仿真： 如航空器機翼的氣動彈性分析、橋梁的風緻振動、心髒瓣膜的血流動力學分析。 電磁-流體相互作用 (EMF)： 如等離子體流動、電磁泵、磁流體發電機等。 聲-流相互作用： 如發動機噪聲、氣流噪聲的産生與傳播。 多物理場耦閤策略： 介紹求解器集成、接口技術、數據交換等。 第十章：CFD在特定工程領域的應用實例 本章將通過詳細的案例研究，展示CFD在不同工程領域的實際應用價值。 航空航天工程： 飛機機翼、機身的氣動性能優化。 火箭發動機內部流場分析。 飛行器熱管理。 汽車工程： 整車氣動外形優化以降低風阻。 發動機燃燒室、進排氣係統流場分析。 車內熱舒適性模擬。 能源與動力工程： 燃氣輪機、蒸汽輪機葉片流動與傳熱。 核反應堆冷卻劑流動與傳熱。 風力渦輪機葉片的氣動設計。 環境工程： 建築物周圍風場模擬與城市通風分析。 大氣汙染物擴散模擬。 河流、湖泊、海洋水動力學模擬。 生物醫學工程： 血液在血管和人工器官中的流動模擬。 呼吸係統氣流模擬。 藥物輸送模擬。 電子電氣工程： 電子元器件的散熱設計。 LED燈具的光學與熱學耦閤分析。 附錄 CFD專業術語錶 常用流體力學公式匯總 CFD軟件介紹（通用性描述，不指嚮特定軟件） 本書力求內容全麵，既注重理論深度，又強調實踐應用，通過豐富的案例分析，幫助讀者將CFD理論知識轉化為解決實際工程問題的能力。通過閱讀本書，讀者將能夠更好地理解流體行為的復雜性，並能夠熟練運用CFD工具進行仿真分析和性能優化。

評分☆☆☆☆☆

對於已經具備一定CFD基礎，但希望將FloTHERM應用到更復雜仿真場景的讀者而言，這本書在高級應用方麵的篇幅略顯單薄。書中對於參數化建模、優化設計、以及與其他工程軟件（如CAD、PCB設計軟件）的集成應用方麵，僅僅是點到為止，缺乏係統性的指導。我希望能看到更多關於如何利用Floimerh進行自動化仿真流程構建、如何進行敏感性分析和多參數優化，以及如何有效地處理大型復雜模型的網格質量和收斂性問題。書中關於後處理工具的介紹也較為基礎，對於高級後處理技術，例如定製化報告生成、多結果對比分析、以及數據可視化的高級技巧，則鮮有提及。

評分☆☆☆☆☆

總體而言，這本書在介紹FloTHERM軟件的基本界麵和常用功能方麵，為初學者提供瞭一個入門的框架。然而，從一本“基礎與應用實例”的書籍來說，其內容的深度和廣度，似乎未能充分覆蓋到讀者在實際工程應用中所麵臨的多樣化和復雜化需求。尤其是在如何將軟件功能與實際工程問題緊密結閤，以及如何通過紮實的理論基礎來指導仿真實踐方麵，仍有較大的提升空間。我希望未來版本能夠更加注重理論與實踐的深度融閤，提供更多高階應用案例，並分享更多解決復雜工程熱管理問題的思路和方法。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我注意到書中對一些關鍵操作步驟的解釋，雖然清晰，但在細節上仍有改進空間。尤其是在涉及到一些軟件的“隱藏”功能或者是不常用的高級設置時，書中並沒有給齣充分的指引。例如，在進行瞬態仿真時，如何有效地選擇時間步長、如何處理仿真中斷後的續算，以及如何針對性的進行模型驗證和校準（Validation and Verification），這些內容書中就沒有深入探討。我期待書中能提供一些“最佳實踐”的建議，幫助我們避免在仿真過程中可能遇到的常見陷阱，並提升仿真結果的準確性和可靠性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構和內容編排，對我這樣一個希望快速上手並解決實際問題的讀者來說，存在一些挑戰。雖然書中提供瞭多個應用實例，但這些實例的選取，似乎更側重於展示軟件的某些特定功能，而較少涉及一些在實際工程設計中更為普遍且棘手的問題，比如大規模電子設備的散熱設計、復雜流道的壓力損失計算，亦或是涉及多物理場耦閤（如電熱、結構應力等）的仿真分析。我期望書中能夠包含更多貼近實際工業生産需求的案例，比如針對服務器機箱整體氣流組織優化、移動通信基站戶外設備散熱解決方案、以及汽車電子模塊的熱管理等，並詳細剖析這些案例的建模思路、網格劃分策略、邊界條件設定以及結果後處理的關鍵要點。

評分☆☆☆☆☆

初拿到這本《FloTHERM軟件基礎與應用實例(第2版)》，我原本滿懷期待能深入瞭解這款熱仿真軟件的精髓，尤其是在實際工程問題中的應用技巧。然而，翻閱之下，我發現這本書在理論講解的深度和廣度上，似乎未能完全滿足我的預期。書中對FloTHERM軟件核心算法的闡述，雖然觸及瞭部分概念，但對於底層數學模型的推導和物理原理的深入剖析略顯不足。例如，在提及湍流模型時，書中更多的是介紹模型的名稱和應用場景，而非對其數學方程、適用條件以及與不同流動特性之間關係的細緻講解。這使得我無法真正理解為何在特定情況下選擇某個湍流模型更為閤適，也限製瞭我對仿真結果進行更深層次的驗證和解釋。