ANSYS ICEM CFD工程实例详解
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作者胡坤,李振北 编
出版社人民邮电出版社
ISBN9787115350671
出版时间2014-08
装帧平装
开本16开
定价79.8元
货号1202517020
上书时间2024-11-04
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作者简介
胡坤，博士，就职于西南石油大学机电工程学院，从事石油天然气装备研发及教学工作。拥有8年ANSYS CFD软件应用经验，曾利用CFD软件对水力旋流器、卧式螺旋分离器、水力喷砂射孔器和井喷失控灾害预测等进行过研究，熟悉ANSYS CFD软件仿真流程。
李振北，工程师，现为中国机械科学研究总院机械设计及理论专业博士研究生，就职于中石油管道检测技术有限责任公司，从事油气管道监测器设计及研发工作。
目录
第一部分CFD工程应用基础
第1章概述10
1．1什么是CFD10
1．2CFD发展概况11
1．3CFD工程应用领域12
1．4什么时候使用CFD软件13
1．5通用流体计算软件的利与弊13
1．6本书读者定位14
1．7本书特点14
第2章ANSYS CFD软件简介16
2．1CFD工程应用一般流程16
2．1．1计算前处理16
2．1．2计算求解器16
2．1．3计算后处理17
2．2ANSYSCFD软件族简介17
2．2．1前处理软件：ICEM CFD17
2．2．2CFD求解器：Fluent18
2．2．3CFD求解器：CFX19
2．2．4后处理模块：CFD-POST21
第二部分计算前处理
第3章流体计算域24
3．1计算域模型24
3．1．1内流计算域24
3．1．2外流计算域25
3．1．3混合计算域25
3．2计算域生成方法25
3．2．1直接建模25
3．2．2几何抽取25
3．3计算域简化26
3．4多区域计算模型26
3．4．1Interface27
3．4．2Interior27
3．5计算域创建工具ANSYS DesignModeler27
3．5．1Fill功能28
3．5．2Enclosure功能29
3．6计算域创建实例29
3．6．1【实例3-1】直接创建计算域29
3．6．2【实例3-2】Fills方式创建计算域模型32
3．6．3【实例3-3】Enclosure方式创建计算域模型34
3．6．4【实例3-4】创建混合计算域35
3．7本章小结37
第4章流体网格38
4．1流体网格基础概念38
4．1．1网格术语38
4．1．2网格形状38
4．1．3结构网格与非结构网格39
4．2网格的度量39
4．2．1网格数量39
4．2．2网格质量40
4．3流体网格划分软件：ICEM CFD简介40
4．3．1ICEM CFD主要特点41
4．3．2ICEM CFD中的文件类型41
4．3．3ICEM CFD操作界面41
4．3．4ICEM CFD操作键47
4．3．5ICEM CFD的启动47
4．3．6ICEM CFD网格划分基本流程48
4．4本章小结49
第5章ICEM CFD几何操作50
5．1ICEM CFD中的几何组织形式50
5．2基本几何创建50
5．2．1点的创建50
5．2．2线的创建52
5．2．3面操作54
5．2．4Body创建55
5．3几何修补56
5．3．1几何拓扑构建56
5．3．2几何检查57
5．3．3封闭孔洞与去除孔洞58
5．3．4边匹配58
5．3．5特征检测58
5．4辅助几何59
5．5几何操作实例59
5．5．1【实例5-1】快速流道抽取59
5．5．2【实例5-2】几何建模62
5．5．3【实例5-3】几何修补68
5．6本章小结71
第6章ICEM CFD六面体网格划分72
6．1块基本概念72
6．1．1块的层次结构72
6．1．2初始块的创建72
6．1．3块的关联操作75
6．2自顶向下构建块79
6．2．1常规切分79
6．2．2O型切分80
6．2．3Y型切分87
6．2．4【实例6-1】2D块切割实例91
6．2．5【实例6-2】3D块切割实例96
6．3自底向上构建块98
6．3．1From Vertices/Faces99
6．3．2Extrude Faces100
6．3．3由2D块形成3D块101
6．3．4【实例6-3】弹簧网格划分102
6．4常见分块策略104
6．5块变换操作110
6．5．1块平移110
6．5．2块旋转110
6．5．3块镜像111
6．5．4块缩放111
6．5．5周期块复制111
6．5．6【实例6-4】块平移操作111
6．5．7【实例6-5】块旋转操作115
6．6Edge网格参数设置119
6．6．1参数设置对话框及各参数含义119
6．6．2节点分布律121
6．6．3边界层网格123
6．6．4【实例6-6】分叉管网格划分124
6．6．5【实例6-7】外流场边界层网格127
6．7【实例6-8】排烟风道网格划分129
6．8本章小结133
第7章ICEMCFD非结构网格划分134
7．1非结构网格生成134
7．2全局网格参数设置134
7．2．1全局网格尺寸设置135
7．2．2壳网格参数136
7．2．3体网格参数设置139
7．2．4棱柱网格设置139
7．2．5周期网格设置141
7．3Part网格设置141
7．4面网格参数设置143
7．5线网格参数设置144
7．6密度盒144
7．7网格生成145
7．8【实例7-1】分支管非结构网格划分146
7．9【实例7-2】活塞阀装配体网格划分148
第8章ICEM CFD常用技巧151
8．1ICEM CFD快捷键151
8．1．1Geometry快捷键151
8．1．2Edit Mesh快捷键152
8．1．3Blocking快捷键153
8．1．4选择模式快捷键154
8．2创建多区域网格156
8．2．1Interface与Interior156
8．2．2【实例8-1】非结构网格多计算域模型156
8．2．3【实例8-2】结构网格多计算域模型160
8．2．4【实例8-3】网格模型组装162
8．3创建周期网格164
8．3．1指定几何周期164
8．3．2周期顶点定义165
8．3．3【实例8-4】2D旋转周期网格165
8．3．4【实例8-5】2D平移周期网格173
8．3．5【实例8-6】3D旋转周期网格175
第三部分求解器
第9章FLUENT用户界面180
9．1FLUENT的启动180
9．1．1启动方式180
9．1．2FLUENT启动界面181
9．2软件界面183
9．2．1Meshing模式界面183
9．2．2Solution模式界面184
9．3FLUENT操作流程191
第10章FLUENT Meshing模式192
10．1【实例10-1】Tet网格划分192
10．2【实例10-2】分区混合网格划分196
第11章FLUENT前处理基础199
11．1FLUENT前处理流程199
11．2网格控制200
11．2．1网格缩放200
11．2．2网格检查201
11．2．3网格显示201
11．3求解设置中的一些基本概念202
11．3．1压力基与密度基求解器202
11．3．2稳态与瞬态计算203
11．3．3FLUENT中的压力205
11．4湍流模型207
11．4．1湍流和层流判断207
11．4．2湍流求解方法207
11．4．3FLUENT中的湍流模型208
11．4．4y+的基本概念210
11．4．5壁面函数212
11．4．6边界湍流设置212
11．5边界条件214
11．5．1边界条件分类214
11．5．2边界条件设置215
第12章FLUENT后处理基础216
12．1后处理概述216
12．2FLUENT后处理操作216
12．2．1创建特征位置216
12．2．2流场可视化220
12．2．3Graphics and Animations220
12．2．4动画创建223
12．2．5图形设置选项225
12．2．6Plot227
12．2．7Reports228
第13章基本流动问题计算231
13．1【实例13-1】翼型计算（可压流动）231
13．1．1问题描述231
13．1．2FLUENT前处理设置231
13．1．3结果后处理237
13．2【实例13-2】卡门涡街计算（瞬态计算）239
13．2．1问题描述240
13．2．2FLUENT前处理设置241
13．2．3结果后处理245
第14章动区域计算模型246
14．1运动区域计算概述246
14．2单运动参考系模型247
14．2．1SRF模型中的网格模型247
14．2．2在FLUENT中使用SRF模型248
14．2．3SRF模型求解策略250
14．3多运动参考系模型250
14．3．1多参考系模型250
14．3．2混合面模型252
14．3．3滑移网格模型253
14．4【实例14-1】离心压缩机仿真计算（SRF模型）253
14．4．1问题描述253
14．4．2FLUENT前处理设置253
14．4．3后处理分析260
14．5【实例14-2】垂直轴风力机流场计算（MRF）263
14．5．1问题描述263
14．5．2FLUENT前处理设置264
14．5．3后处理分析268
14．6【实例14-3】垂直轴风力机流场计算（滑移网格）270
14．6．1模型描述270
14．6．2UDF定义270
14．6．3FLUENT前处理设置271
14．6．4后处理分析274
第15章动网格模型276
15．1FLUENT中使用动网格276
15．2网格更新方法276
15．2．1Smoothing276
15．2．2Layering279
15．2．3Remeshing280
15．3运动指定281
15．3．1瞬态Profile281
15．3．2动网格中的UDF283
15．4运动区域定义284
15．4．1静止部件（Stationary）285
15．4．2刚体（Rigid Body）285
15．4．3变形体（Deforming）285
15．4．4其他类型286
15．5网格预览286
15．6【实例15-1】齿轮泵仿真287
15．6．1问题描述287
15．6．2FLUENT前处理设置288
15．6．3计算后处理296
15．7【实例15-2】利用6DOF计算船舶行驶情况296
15．7．1问题描述297
15．7．2FLUENT前处理设置297
15．7．3计算后处理305
15．8【实例15-3】止回阀流场计算307
15．8．1问题描述307
15．8．2FLUENT前处理设置308
15．8．3计算后处理312
第16章多相流模型313
16．1多相流概述313
16．1．1多相流定义313
16．1．2多相流形态313
16．2FLUENT中的多相流模型314
16．2．1多相流模型的选择315
16．2．2FLUENT多相流模拟步骤316
16．2．3VOF模型设置317
16．2．4Mixture模型设置318
16．2．5Eulerian模型设置319
16．3【实例16-1】空化现象仿真计算（Mixture模型）320
16．3．1物理现象描述320
16．3．2几何模型320
16．3．3建立模型并划分网格321
16．3．4FLUENT前处理设置323
16．3．5后处理分析328
16．4【实例16-2】溃坝模拟（VOF模型）329
16．4．1问题描述330
16．4．2建立模型及划分网格330
16．4．3FLUENT前处理设置330
16．4．4后处理分析334
16．5【实例16-3】鼓泡塔仿真计算（Eulerian模型）336
16．5．1问题描述336
16．5．2几何模型336
16．5．3FLUENT前处理设置336
16．5．4后处理分析340
第17章组分输运及反应流模型342
17．1FLUENT中的组分输运及反应流模型342
17．2组分输运模型前处理343
17．2．1无反应组分输运模型343
17．2．2有限反应速率模型345
17．3【实例17-1】引擎着火导致气体扩散345
17．3．1问题描述345
17．3．2FLUENT前处理操作346
17．3．3计算后处理351
17．4【实例17-2】锥形燃烧器燃烧模拟（有限速率模型）353
17．4．1实例简介353
17．4．2问题描述353
17．4．3FLUENT前处理设置353
17．4．4计算后处理357
17．5【实例17-3】锥形燃烧器燃烧模拟（zimount预混模型）358
17．5．1实例概述358
17．5．2FLUENT前处理设置359
17．5．3计算后处理362
第四部分计算后处理及工程应用
第18章流体计算后处理366
18．1流体计算后处理概述366
18．2常用的流体计算后处理工具366
18．3CFD-POST计算后处理一般流程366
第19章CFD-POST应用360
19．1CFD-POST的启动方式368
19．1．1直接启动CFD-POST368
19．1．2从Workbench中启动CFD-POST369
19．1．3从计算软件中启动CFD-POST369
19．2CFD-POST软件工作界面369
19．2．1CFD-POST的菜单项370
19．2．2工具栏按钮371
19．3CFD-POST后处理功能371
19．3．1创建后处理位置371
19．3．2生成后处理对象378
19．3．3数据操作383
19．3．4其他工具387
19．4【实例19-1】CFD-POST基本操作387
19．5【实例19-2】定量后处理394
19．6【实例19-3】比较多个CASE397
19．7【实例19-4】瞬态后处理399
第20章CFD-POST高级功能402
20．1CEL基础402
20．1．1运算符402
20．1．2常量403
20．1．3标准函数403
20．1．4基本变量404
20．1．5CFD-POST函数405
20．2CCL基础406
20．2．1CCL基本结构406
20．2．2CCL语法细节407
20．3CFD-POST自动化408
20．3．1报告模板定义409
20．3．2模板操作410
20．3．3【实例20-1】定义后处理模板411
第21章Design Xplorer优化设计415
21．1数值优化概述415
21．2Design Xplorer概述415
21．3Design Xplorer优化基础416
21．3．1基本概念416
21．3．2ANSYS Design Xplorer基本设置417
21．3．3目标驱动优化设计420
内容摘要
本书以计算流体动力学（CFD）的分析流程为主线，全书涉及以下内容：CFD工程应用基础，包括CFD的基本概念和CFD工程应用一般流程；计算前处理，主要通过实例讲解ANSYSICEM CFD的应用技巧；求解器，包括ANSYS FLUENT各计算模块应用的实例讲解；计算后处理，包括后处理结果处理软件ANSYS CFD-POST的使用技巧以及ANSYS工程优化模块Design Explorer的使用。本书有配套相关案例模型文件，并专门配备了视频讲解。此外，读者还可以通过V公众平台iCAX与作者进行互动解答问题。全书可作为初学者的入门教程，也可作为中高级使用者的参考资料。本书章节间没有紧密的联系，因此既适合全书阅读，也适合分章节进行阅读。
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