FLUENT流体计算应用教程-温正（上）

温正的fluent教程，很多经典实用的案例，初学者和进阶者圣典。FLUENT流体计算应用教程温正石良臣任毅如编著清华大学出版社北京内容简介FLUENT是通用CFD软件,在流体建模中被广泛应用。本书详细介绍了利用 FLUENT进行流体分析的具体方法和技巧,并通过大量实例系统地介绍了建模、计算以及后处理的详细过程,可使读者在短时间内把握学习的要领,掌握 FLUENT63的流体计算应用技术。目前,本书已被列为 Fluent公司在中国的唯一代理—北京海基科技公司CFD培训参考用书。本书结构清晰,实例丰富,基础知识与实用技能并用,可作为高等院校相关专业本科和硕士研究生的流体力学以及传热学的教材,也可供利用 FLUENT软件进行流体流动数值模拟分析的广大工程技术人员参考。本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。版权所有,侵权必究。侵权举报电话:010-6278298913701121933图书在版编目(C|P)数据FLUENT流体计算应用教程温正,石良臣,任毅如编著.一北京:清华大学出版社,2009.1ISBN978-7-302-18885-81.F…Ⅱ.①温…②石…③任…Ⅲ.流体力学一工程力学一计算机仿真一应用软件, FLUENT6.3—教材Ⅳ.TB126-39中国版本图书馆CIP数据核字(2008)第175660号责任编辑:刘金喜封面设计:谢昊伊版式设计:康博责任校对:胡雁翎责任印制:杨艳出版发行:清华大学出版社地址:北京清华大学学研大厦A座htp:∥www.tup.com.cn邮编:100084社总机:010-62770175邮购:010-62786544投稿与读者服务:010-62776969,c-service(@tup.tsinghua.edu.cn质量反馈:010-62772015,zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn印刷者:北京嘉实印刷有限公司装订者:三河市李旗庄少明装订厂经销:全国新华书店开本:185×260印张:29.5字数:681千字附光盘1张版次:2009年1月第1版印次:2009年1月第1次印刷印数:1~4000定价:49.80元本书如存在文字不清、漏印、缺页、倒页、脱页等印装质量问题,请与清华大学出版社出版部联系调换。联系电话:(010)62770177转3103产品编号:027542-01前任何流体运动的规律都是以质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律为基础的。这些基本定律可由数学方程组来描述,如欧拉方程、NS方程。采用数值计算方法,通过计算机求解这些控制流体流动的数学方程,进而研究流体的运动规律,这就是计算流体动力学(CFD)。计算流体动力学是建立在经典流体动力学与数值计算方法基础上的一门新学科,通过计算机数值计算和图像显示方法,在时间和空间上定量描述流场的数值解,从而达到对物理问题研究的目的。对于大多数人来说,不必掌握流体力学微分方程的求解以及计算流体力学的深入研究,但在工作中又需要对某些具体的流动过程进行分析、计算和研究,由此,计算准确、界面友好、使用简单,又能解决问题的大型商业计算软件应运而生。目前,比较著名的有FLUENT、CFX、 STAR-CD等,本书将向读者介绍 FLUENT软件(63版本)FLUENT是通用CFD软件,包含基于压力的分离求解器、基于压力的耦合求解器基于密度的隐式求解器、基于密度的显式求解器。多求解器技术使 FLUENT软件可以用来模拟从不可压缩到高超音速范围内的各种复杂流场。 FLUENT软件包含非常丰富、经过工程确认的物理模型,可以模拟高超音速流场、转捩、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工复杂机理的流动问题本书内容共分10章,通过大量实例比较系统地介绍了建模和计算以及后处理的详细过程,可以让读者在短时间内把握学习的要领,掌握 FLUENT6.3的高级应用技术。目前,本书也被列为 FLUENT公司在中国的唯一代理—北京海基科技公司CFD培训参考用书。本书第1章、第2章以及第5章由温正编写;第3章和第10章由石良辰编写:第6章和第7章由唐家鹏编写;第4章由任毅如编写,第8章和第9章由王锁柱编写;全书由温正总纂。在本书的编写过程中,得到了北京海基科技发展有限责任公司技术经理魏随利的热心指导以及公司技术部王海龙、张向阳等的大力协助,在此一并致谢。本书可作为高等院校相关专业本科和硕士研究生的流体力学以及传热学的教学用书,也可作为广大工程技术人员利用 FLUENT软件进行流体流动数值模拟计算的指导用书。鉴于编者水平有限,书中难免有不当之处,还请广大读者给予指正,不胜感谢。服务邮箱:wkservice(@vip.163.como编者2008年11月目录第1章绪论…………………………………………………………………11.1CFD软件简介1.1.1CFD概述…………1.1.2CFD的应用领域………………………………………1.1.3CFD商用软件……312 FLUENT简介……12.1 FLUENT的功能及特点122 FLUENT系列软件简介…1.23 FLUENT软件先进的求解技术……813 FLUENT6.3的功能模块和分析过程………………913.1 FLUENT6.3的功能模块13.2 FLUENT6.3的分析过程14小结…12第2章前处理…132.1前处理软件……………………132.1.1 ICEM CFD基本功能………32.1.2 ICEM CFD11.0的基本用法…17213 ANSYS ICEM CFD0的使用步骤……192.2 Gambit-专用的CFD前处理器22.2.1 Gambit软件的几何处理能力…22.2.2 Gambit功能强大的网格生成技术…………………2322.3 Gambit基本用法……………14262.3 Gambit操作步骤及应用实例…362.3.1 Gambit操作步骤……………………362.3,2 Gambit应用实例……3824 ANSYS ICEM CFD110应用实例………………………………………4224.1网格划分思路422.4.2 ANSYS ICEM操作步骤…432.5小结2第3章 FLUENT基本模型及理论基础533.1 FLUENT软件中博采众长的物理模型………………………………53FLUENT流体计算应用教程3.1.1 FLUENT软件中的动网格模型……………………………………………533.1.2 FLUENT软件中丰富的传热和辐射模型…………………553.1.3 FLUENT软件中的气动噪声模型…563.14 FLUENT软件中高精度的自由表面模型…………583..5 FLUENT软件中的离散相模型583.16 FLUENT软件中的欧拉多相流模型……………………………………593.1.7 FLUENT软件中的混合分数多相流模型和空泡模型…593.1:8 FLUENT软件中的湍流模型…593.2传热计算基础……603.2.1求解传热问题的能量方程603.2.2辐射传递方程…623.3求解传热问题的基本步骤…6434辐射模型类型设置过程……6534.1DTRM模型的设置……………………………………………………6634,2S2S模型的设置………6734.3DO模型的设置…7234.4定义物质的辐射特性……7334.5辐射边界条件的设置…………743.46辐射模型的求解策略……783.5化学反应………813.5.1化学反应模型理论…813.5.2组分输运和化学反应设置的基本内容…833.5.3组分输运与化学反应的激活和设置……843.54混合物及其构成组分属性的定义……………………………………………863.55定义组分的边界条件……933.5.6化学混合和有限速率化学反应的求解步骤…………33.57输入 CHEMKIN格式中的体积动力学机制…953.6壁面表面化学反应和化学蒸汽沉积…973.6.1表面组分和壁面表面化学反应理论………………973.6,2壁面表面化学反应的用户输入……………………993.63导入 CHEMKIN格式的表面动力学机制……………3.7微粒表面化学反应…1013.7.1理论……1013.7,2微粒表面化学反应的用户输入非非主…1043.8小结……………………………………105目录V第4章 FLUENT后处理及 Tecplot应用…………1064.1 FLUENT软件的并行计算能力1064.1.1概述…10641.2并行计算的一般过程……………………………………………………………10741.3实例分析………………………………………………………11242强大的后置处理能力…12242.1数据显示与文字报告的产生12242.2图形与可视化…………………………………………………………1304.2.3流场函数的定义………1414.3 Tecplot的应用……1434.3.1概述……14343.2 Tecplot基本功能介绍……1-4443.3二维流动实例…………………………………15043.4三维非定常流动的后处理…15544小结……160第5章 FLUENT动网格应用1615.1综述…16151.1UDF的基本用法…………………1615.1.2UDF编写基础………162513UDF中的C语言基础……16352井火箭发射过程二维模拟16752.1概述……167522实例描述……16852.3实例操作步骤………………………………………………16853副油箱与飞机分离三维模拟…………………………………………………18453.1概述………18453.2实例描述……18553.3实例操作步骤…18554小结…………………………………………195第6章传热和辐射计算应用1966.1综述…………19662太阳加载模型…19962.1简介……199622太阳射线跟踪算法………………………………………1962.3DO辐照算法……200624太阳计算器…………201FLUENT流体计算应用教程625太阳加载模型的设置……0462.6太阳加载模型边界条件的设置……207627设置太阳加载模型的命令行……20963室内通风问题的计算实例……………………………21263.1基本介绍……2126.3.2预备知识…21363.3实例操作步骤…21364使用DO辐射模型的头灯热模型…2564.1基本介绍…25642预备知识…………………22664.3实例操作步骤22765小结…………………………………253第7章 FLUENT燃烧及化学反应应用一2547.1综述…………………………………2547.2应用实例—引火喷流扩散火焰的PDF传输模拟…25672.1概述…2567.2.2实例描述……2577.23实例操作步骤……………2577.3应用实例预混气体化学反应的模拟………26773.1概述……………2677.3.2实例描述…2677.3.3实例操作步骤…………………2677.4小结………………………………280第8章 FLUENT燃烧及化学反应应用二……………2818.1液体燃料燃烧模拟………………………2818.1.1概述……2818.1.2实例描述……2828.1.3实例操作步骤2828.2煤燃烧模拟-………………………………3008.2.1概述…………………………………………………30082.2实例描述…3008.2.3实例操作步骤……30183液体化学反应的模拟………32183.1概述…………32183.2实例描述32283.3实例操作步骤…………322日录VIl.84小结……………339第9章 FLUENT多相流应用3419.1综述…………………………………………………………………34192气固两相流动模拟…3439.2.1概述……………3439.2.2实例描述…………………3439.2.3实例操作步骤…34493车体液体燃料罐内部挡流板对振荡的影响模拟…35293.1概述………35293.2实例描述……………………………………………35393.3实例操作步骤…35394水坝破坏多相流模拟……36894.1概述……68942实例描述368943实例操作步骤……………………………………………………3699.5小结379第10章 FLUENT经典实例…38110.1固体燃料电池的模拟…38110.1.1问题描述…………38110.1.2实例步骤…………………………………………………382102叶轮泵模型………………………………………………………39910.2.1问题描述………39910.22计算的基本过程400102.3网格划分要求…1024实例操作步骤402102.5圆形泵模型求解…………41510.3汽车工业相关应用…422103.1汽车风挡除冰分析……………4210.3.2歧管流动的3D模型…………………………39104小结……………………………………………461