CFD基础与Fluent工程应用分析

本书是 CFD 基础及 Fluent 工程应用分析的指导性教材或参考书。本书根据ANSYS Fluent 2021编写，并结合Mesh模块的网格划分方法，详细介绍计算流体力学、多相流、动网格、滑移网格、流固耦合等基础知识，涵盖Mesh模块内复杂几何体的网格划分实例，以及Fluent软件在各个工程领域的实际应用分析。全书共 12 章：第 1章为计算流体力学基础，第 2 章为 Fluent 简介，第 3 章为网格划分，第 4 章为稳态与瞬态流动分析，第 5 章为离散相流动分析，第 6 章为传热流动分析，第 7 章为多孔介质流动分析，第 8 章为多相流动分析，第 9 章为动网格流动分析，第 10 章为滑移网格流动分析，第11 章为流固耦合分析，第 12 章为化学反应、燃烧与微流动分析。书中以详解实例的方式来说明 Fluent 软件在各个工程应用领域的详细操作及一些值得注意的问题，设有大量练习题，具有较强的实用性。 本书可作为机械、材料、暖通、水利、动力、能源、航空、冶金、环境、建筑等相关专业的本科生和研究生的教材，也可供上述领域的技术人员，特别是进行 CFD 应用研究的人员参考。

江帆，广州大学机械与电气工程学院教授，已发表或评审论文40余篇，应用Fluent软件16年，在多相流、动网格、滑移网格、流固耦合计算等方面有丰富的经验，完成及发表利用Fluent方面的学术论文20篇。出版过《Fluent高级应用与实例分析》《机械原理》《创新方法与创新设计》等书籍，具有较好的影响力。

第 1章　计算流体力学基础 1.1　流体力学的基本概念 1.1.1　流体的连续介质模型 1.1.2　流体的性质 1.1.3　流体力学中的力与压强 1.1.4　流体运动的描述 1.2　CFD基本模型 1.2.1　基本控制方程 1.2.2　湍流模型 1.2.3　初始条件和边界条件 1.3　有限体积法 1.3.1　计算区域离散化与控制方程离 散化 1.3.2　常用的离散格式与建立离散方 程应遵循的原则 1.3.3　离散方程的解法 1.4　多相流 1.4.1 VOF模型的概述和局限 1.4.2 VOF模型的控制方程 1.4.3　混合模型的概述和局限 1.4.4　混合模型的控制方程 1.4.5　欧拉模型的概述及局限 1.4.6　欧拉模型的控制方程 1.5　动网格 1.5.1　动网格模型 1.5.2　动网格更新方法 1.6　滑移网格 1.6.1　滑移网格的应用、运动方式及 网格分界面形状 1.6.2　滑移网格的原理 1.7　ANSYS流固耦合分析 1.7.1　理论基础 1.7.2　单向流固耦合分析 1.7.3　双向流固耦合分析 1.7.4　耦合面的数据传递 1.8　CFD软件计算结果的验证及修正 第 2章　Fluent简介 2.1　Fluent的用户界面 2.1.1　图形用户界面 2.1.2　文本用户界面及Scheme表达式 2.1.3　图形控制及鼠标使用 2.2　Fluent的计算类型及应用领域 2.3　Fluent的求解流程 2.4　简单流动与传热分析实例 2.5　本章小结 2.6　练习题 第3章　网格划分 3.1　Mesh模块简介 3.1.1 Mesh的界面与功能 3.1.2　网格划分流程 3.1.3　模型导入后的操作 3.1.4　网格生成 3.2　Mesh网格划分实例 3.2.1　二维油水环状管道网格划分 3.2.2　三维球阀流道网格划分 3.2.3　模型分块与网格划分 3.3　本章小结 3.4　练习题 第4章　稳态与瞬态流动分析 4.1　血管机器人外流场分析 4.1.1　问题描述 4.1.2　具体分析 4.2　河流污染扩散分析 4.2.1　问题描述 4.2.2　具体分析 4.3　机翼亚音速流动分析 4.3.1　问题描述 4.3.2　具体分析 4.4　本章小结 4.5　练习题 第5章　离散相流动分析 5.1　水雾射流冷却工件效果分析 5.1.1　问题描述 5.1.2　具体分析 5.2　旋流分离器内颗粒流动分析 5.2.1　问题描述 5.2.2　具体分析 5.3　本章小结 5.4　练习题 第6章　传热流动分析 6.1 冷热水混合器传热分析 6.1.1　问题描述 6.1.2　具体分析 6.2　蛇形管内水沸腾传热分析 6.2.1　问题描述 6.2.2　具体分析 6.3　本章小结 6.4　练习题 第7章　多孔介质流动分析 7.1　变截面纤维结构中树脂流动分析 7.1.1　问题描述 7.1.2　具体分析 7.2　废气过滤数值分析 7.2.1　问题描述 7.2.2　具体分析 7.3　本章小结 7.4　练习题 第8章　多相流动分析 8.1　U形管油水环状流分析 8.1.1　问题描述 8.1.2　具体分析 8.2　沉淀池活性污泥沉降分析 8.2.1　问题描述 8.2.2　具体分析 8.3　液滴撞击液膜数值分析 8.3.1　问题描述 8.3.2　具体分析 8.4　本章小结 8.5　练习题 第9章　动网格流动分析 9.1　塑料圆柱体落入水中的模拟 9.1.1　问题描述 9.1.2　具体分析 9.1.3　动网格模型与重叠网格模型的比较 9.2　齿轮泵的动态模拟 9.2.1　问题描述 9.2.2　具体分析 9.3　本章小结 9.4　练习题 第 10章　滑移网格流动分析 10.1　转笼生物反应器的内部流场计算 10.1.1　问题描述 10.1.2　具体分析 10.2　车辆交会的动态模拟 10.2.1　问题描述 10.2.2　具体分析 10.3　本章小结 10.4　练习题 第 11章　流固耦合分析 11.1　河水冲击闸板的分析 11.1.1　问题描述 11.1.2　具体分析 11.2　主动脉血管瘤的分析 11.2.1　问题描述 11.2.2　具体计算 11.3　本章小结 11.4　练习题 第 12章　化学反应、燃烧与微流动分析 12.1　汽车碳罐中碳氢燃料的回收模拟 12.1.1　问题描述 12.1.2　具体分析 12.2　甲烷与空气预混燃烧模拟 12.2.1　问题描述 12.2.2　具体分析 12.3　微流体流动模拟 12.3.1　问题描述 12.3.2　具体分析 12.4　本章小结 12.5　练习题 参考资料