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第1章 CFD基础 1

1.1流体力学的基本概念 1

1.1.1流体的连续介质模型 1

1.1.2流体的性质 1

1.1.3流体力学中的力与压强 2

1.1.4流体运动的描述 4

1.2CFD基本模型 8

1.2.1基本控制方程 8

1.2.2湍流模型 11

1.2.3初始条件和边界条件 17

1.3CFD模型的离散——有限体积法 19

1.3.1CFD模型的数值求解方法概述 19

1.3.2有限体积法 20

1.3.3有限体积法中常用的离散格式 28

1.4流场数值计算算法分析 29

1.4.1SIMPLE算法详解 31

1.4.2其他算法介绍 39

第2章 Fluent基本介绍 46

2.1Fluent概述 46

2.1.1Fluent软件组成 46

2.1.2Fluent的文件类型 46

2.1.3Fluent的特点 47

2.2Fluent的操作界面 49

2.2.1图形用户界面 49

2.2.2文本用户界面（TUI）及Scheme表达式 50

2.2.3图形控制及鼠标使用 54

2.3Fluent简单操作实例 54

2.3.1Fluent计算流程 54

2.3.2简单流动与传热的计算 55

2.4Fluent读取Ansys网格的操作 70

2.4.1Fluent读取Ansys网格的方法 71

2.4.2Fluent读取Ansys网格的实例 71

第3章 Gambit的使用 73

3.1Gambit功能及界面 73

3.1.1特点及功能 73

3.1.2基本界面 73

3.1.3Gambit的文件组成 75

3.1.4Gambit中鼠标的使用 76

3.2Gambit建模及网格划分 77

3.2.1二维建模 77

3.2.2二维网格划分 80

3.2.3三维建模 83

3.2.4三维网格划分 85

3.2.5与CAD软件的接口 87

3.3建模及网格划分实例 88

3.3.1二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴 88

3.3.2三维贯通管 91

第4章 通用后处理Tecplot使用入门 112

4.1Tecplot基本功能 112

4.1.1Tecplot的界面 112

4.1.2基本功能 117

4.2Tecplot的数据格式 117

4.2.1Tecplot数据层次 117

4.2.2多数据区域 119

4.2.3数据区域中的数据结构 119

4.3Tecplot对Fluent数据进行后处理 125

4.3.1Tecplot识别的数据格式 125

4.3.2Tecplot读取Fluent文件步骤 125

4.4Tecplot绘图环境设置 127

4.4.1网格和标尺的设定 127

4.4.2坐标系统 127

4.5Tecplot使用实例 128

4.5.1绘制XY曲线 128

4.5.2绘制矢量图 129

4.5.3绘制等值线图 131

4.5.4绘制流线图 134

4.5.5绘制散点图 136

4.5.6绘制三维流场图 138

第5章 多相流基本模型 140

5.1VOF模型 140

5.1.1VOF模型概述及其局限 140

5.1.2控制方程 140

5.2混合模型 146

5.2.1混合模型概述及其局限 146

5.2.2控制方程 147

5.3欧拉模型 149

5.3.1欧拉模型概述及其局限 149

5.3.2控制方程 150

5.4气穴影响 163

5.4.1气穴模型概述及其局限 163

5.4.2体积和气泡数量 164

5.4.3体积分数方程 164

5.4.4气泡动力学 164

5.5选择通用多相流模型 164

5.6设置一般的多相流问题 165

5.6.1使用一般多相流模型的步骤 165

5.6.2选用多相流模型并指定相数 166

5.6.3选择VOF公式 166

5.6.4定义均匀多相流 167

5.6.5包含气穴影响 167

5.6.6定义相概述 168

5.6.7定义VOF模型中的相 168

5.6.8定义混合模型中的相 170

5.6.9定义欧拉模型中的相 171

5.6.10包含体积力 174

5.6.11为VOF模型设置时间依赖参数 175

5.6.12为欧拉多相流计算选择紊流模型 175

5.6.13设置边界条件 176

5.6.14设置初始体积分数 180

5.6.15可压缩VOF和混合模型计算的输入 180

5.6.16凝固／熔解VOF计算的输入 181

5.7一般多相流问题的求解策略 181

5.7.1VOF模型的求解策略 181

5.7.2混合模型的求解策略 182

5.7.3欧拉模型的求解策略 182

第6章 多相流计算实例 184

6.1沉淀池活性污泥沉降的计算 184

6.1.1问题描述 184

6.1.2具体计算 185

6.2泄洪坝气固液三相流的计算 196

6.2.1问题描述 196

6.2.2具体计算 196

第7章 动网格计算方法概述 205

7.1动网格计算模型 205

7.2动网格更新方法 205

7.2.1基于弹性变形的网格调整 205

7.2.2动态网格层变方法 206

7.2.3局部网格重构方法 207

7.3Fluent中动网格相关设置 208

7.3.1启动动网格计算 208

7.3.2运动边界文件的准备与导入 212

7.3.3运动边界（动态区域）的相关设置 213

第8章 UDF使用指南 217

8.1UDF基础 217

8.1.1Fluent的求解次序 217

8.1.2Fluent网格拓扑 217

8.1.3Fluent的数据类型 218

8.2UDF中访问Fluent变量的宏 218

8.2.1访问单元的宏 218

8.2.2访问面的宏 221

8.2.3访问几何的宏 222

8.2.4访问节点的宏 223

8.2.5访问多相的宏 224

8.3UDF实用工具宏 224

8.3.1一般的循环宏 224

8.3.2查询多相组分的宏 226

8.3.3设置面变量 228

8.3.4访问没有赋值的自变量 229

8.3.5访问邻近网格和线索的变量 234

8.3.6矢量工具 234

8.4UDF常用DEFINE宏 236

8.4.1通用求解宏 236

8.4.2模型指定宏 237

8.4.3多相流模型宏 240

8.5UDF的解释和编译 242

8.5.1UDF的解释运行 242

8.5.2UDF的C编译 243

8.5.3UDF的VC++编译 245

8.5.4编译相关问题 248

第9章 动网格计算实例 250

9.1悬浮生物载体在移动床运动的模拟 250

9.1.1问题描述 250

9.1.2具体计算过程 251

9.2齿轮泵的动态模拟 263

9.2.1问题描述 263

9.2.2具体计算过程 263

第10章 滑移网格基础 271

10.1滑移网格概述 271

10.1.1滑移网格的应用及运动方式 271

10.1.2滑移网格的原理 274

10.2滑移网格的基本设置 275

10.2.1网格的前提条件 275

10.2.2问题的建立 275

第11章 滑移网格的计算实例 277

11.1转笼生物反应器的内部流场计算 277

11.1.1问题描述 277

11.1.2具体计算过程 278

11.2车辆交会的动态模拟 289

11.2.1问题描述 289

11.2.2具体计算过程 289

11.3滑移网格模型和动网格模型计算比较 295

11.3.1数学模型上的区别 296

11.3.2在建模处理上的区别 297

11.3.3计算速度的比较 298

11.3.4转笼生物反应器计算结果上的区别 298

11.3.5结论 301

第12章 UDF的高级用法 302

12.1求取任意几何点的物理场值 302

12.1.1基本C++类的说明 302

12.1.2求取任何一点的物理场值的方法 303

12.2Fluent和有限元软件的数据交换 305

12.2.1两数值模拟软件进行数据交换的方式条件 306

12.2.2Fluent和FEPG的数据交换 306

第13章 开发基于Gambit和Fluent的数值模拟软件 308

13.1用VC++操纵Gambit 308

13.1.1批处理文件的构建 308

13.1.2Gambit的启动和批处理文件的运行 309

13.1.3Gambit的进阶编程初步 309

13.2用VC操纵Fluent 311

13.2.1Fluent的命令行操纵方法 311

13.2.2VC操纵Fluent的步骤 312

13.3边界条件的自动识别和施加 314

13.4用VC打开Tecplot 315

第14章 并行Fluent的UDF 317

14.1并行Fluent的域、线索、面和单元 317

14.1.1进程通信概述 317

14.1.2进程全局变量 318

14.1.3并行Fluent中的线索 318

14.1.4并行Fluent中的网格单元 319

14.1.5并行Fluent中的网格面 321

14.2并行UDF节点的数据传递和同步 322

14.2.1主进程传递数据到节点进程 322

14.2.2节点进程传输数据到主进程 323

14.2.3消息传输宏 323

14.2.4节点线程全局宏 323

14.3用Fluent_VC_Programmer编写并行UDF 324

14.4程序实例 325

14.5启动并行Fluent 327

参考文献 329