ANSYS CFX19.0从入门到精通/CAX工程应用丛书

\\\\\\\"ANSYS CFX软件是目前国际上比较流行的商业CFD软件，只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题，都可以用CFX进行求解。 本书通过大量实例系统地介绍了CFX 19.0的使用方法，包括计算流体的基础理论与方法、创建几何模型、划分网格、CFX前处理、CFX求解、CFX后处理等，针对每个CFX可以解决的流体仿真问题进行详细讲解并辅以相应的实例，使读者能够快速、熟练、深入地掌握CFX软件。全书共16章，由浅入深地讲解了CFX仿真计算的各种功能，从几何建模到网格划分，从计算求解到结果后处理，详细地讲解CFX进行流体模拟计算的每一个步骤，使读者能够了解并掌握CFX软件的工作流程和计算方法。 本书结构严谨，条理清晰，重点突出，不仅适合广大CFX初、中级读者学习使用，也可作为大中专院校、高职类相关专业，以及社会有关培训班的教材，同时还可以作为工程技术人员的参考用书。 \\\\\\\"

丁源，高级工程师，已从事机械设计及仿真计算工作十余年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等软件，曾出版《UG NX 8.0中文版从入门到精通》等计算

第1章 流体力学与计算流体力学基础 1 1.1 流体力学基础 1 1.1.1 基本概念 1 1.1.2 流体流动的分类 5 1.1.3 边界层和物体阻力 5 1.1.4 层流和湍流 6 1.1.5 流体流动的控制方程 6 1.1.6 边界条件与初始条件 8 1.2 计算流体力学基础 9 1.2.1 计算流体力学的发展 9 1.2.2 计算流体力学的求解过程 10 1.2.3 数值模拟方法和分类 10 1.2.4 有限体积法的基本思想 11 1.2.5 有限体积法的求解方法 13 1.3 计算流体力学的应用领域 14 1.4 常用的CFD商用软件 14 1.4.1 PHOENICS 15 1.4.2 STAR-CD 15 1.4.3 STAR-CCM+ 15 1.4.4 FLUENT 16 1.4.5 CFX 16 1.5 本章小结 17 第2章 CFX软件简介 18 2.1 CFX的软件结构 18 2.1.1 启动CFX 19 2.1.2 前处理器 20 2.1.3 求解管理器 21 2.1.4 后处理器 22 2.2 CFX的文件类型 23 2.3 本章小结 24 第3章 创建几何模型 25 3.1 建立几何模型概述 25 3.2 DesignModeler简介 26 3.3 草图模式 28 3.3.1 进入草图模式 28 3.3.2 创建新平面 28 3.3.3 创建草图 29 3.3.4 几何模型的关联性 30 3.4 创建3D几何体 31 3.4.1 拉伸（Extrude） 31 3.4.2 旋转（Revolve） 32 3.4.3 扫掠（Sweep） 32 3.4.4 直接创建3D几何体（Primitives） 33 3.4.5 填充（Fill）和包围（Enclosure） 33 3.5 导入外部CAD文件 34 3.6 创建几何体的实例操作 35 3.7 本章小结 39 第4章 生成网格 40 4.1 网格生成概述 40 4.2 ANSYS ICEM CFD简介 41 4.2.1 ICEM CFD的工作流程 42 4.2.2 ICEM CFD的文件类型 42 4.2.3 ICEM CFD的用户界面 43 4.3 ANSYS ICEM CFD基本用法 43 4.3.1 创建几何模型 43 4.3.2 导入几何文件 47 4.3.3 生成网格 47 4.3.4 生成块 52 4.3.5 编辑网格 57 4.3.6 输出网格 62 4.4 ANSYS ICEM CFD实例分析 63 4.4.1 启动ICEM CFD并建立分析项目 64 4.4.2 导入几何模型 64 4.4.3 建立模型 64 4.4.4 生成网格 67 4.4.5 编辑网格 67 4.4.6 输出网格 68 4.5 本章小结 69 第5章 CFX前处理 70 5.1 新建工程项目与网格导入 70 5.1.1 新建工程项目 70 5.1.2 导入网格 71 5.1.3 保存项目 71 5.2 设置计算域 72 5.2.1 Basic Settings（基本设置）选项卡 73 5.2.2 Fluid Models（流体模型）选项卡 74 5.2.3 Initialization（初始化）选项卡 76 5.2.4 Fluid Specific Models（流体模型）选项卡 76 5.2.5 Fluid Pairs Models（流体对）选项卡 76 5.2.6 Porosity Settings（多孔介质设置）选项卡 77 5.3 设置边界条件 78 5.3.1 边界条件的创建 78 5.3.2 边界条件的类型 78 5.4 设置初始条件 81 5.5 设置求解器 82 5.5.1 Basic Settings（基本设置）选项卡 82 5.5.2 Equation Class Settings（方程分类设置）选项卡 82 5.5.3 Advanced Options（高级设置）选项卡 83 5.6 输出文件和设置监控 83 5.7 本章小结 84 第6章 CFX数值求解 85 6.1 启动求解管理器 85 6.2 设置模拟计算 87 6.3 工作界面 87 6.4 求解文件输出 88 6.5 本章小结 89 第7章 CFX后处理 90 7.1 启动后处理器 90 7.2 工作界面 91 7.3 创建位置 92 7.3.1 Point（生成点） 92 7.3.2 Point Cloud（点云） 93 7.3.3 Line（线） 94 7.3.4 Plane（面） 95 7.3.5 Volume（体） 97 7.3.6 Isosurface（等值面） 98 7.3.7 Iso Clip（区域值面） 99 7.3.8 Vortex Core Region（型芯区域） 100 7.3.9 Surface of Revolution（旋转面） 100 7.3.10 Polyline（曲线） 100 7.3.11 User Surface（自定义面） 101 7.3.12 Surface Group（多组面） 102 7.4 创建对象 102 7.4.1 创建Vector（矢量）对象 103 7.4.2 创建Contour（云图）对象 104 7.4.3 创建Streamline（流线）对象 105 7.4.4 创建Particle Track（粒子轨迹）对象 106 7.4.5 创建Volume Rendering（体绘制）对象 107 7.4.6 创建Text（文本）对象 107 7.4.7 其他创建对象 108 7.5 创建数据 109 7.5.1 Variables（变量） 109 7.5.2 Expressions（表达式） 110 7.6 本章小结 111 第8章 稳态和非稳态模拟实例 112 8.1 喷射混合管内的稳态流动 112 8.1.1 案例介绍 112 8.1.2 启动CFX并建立分析项目 113 8.1.3 导入网格 113 8.1.4 设置随温度变化的物质参数 113 8.1.5 修改物质属性 115 8.1.6 边界条件 116 8.1.7 初始条件 120 8.1.8 求解控制 120 8.1.9 计算求解 121 8.1.10 结果后处理 123 8.2 烟囱非稳态流动 125 8.2.1 案例介绍 126 8.2.2 启动CFX并建立分析项目 126 8.2.3 导入网格 126 8.2.4 设置随温度变化的物质参数 127 8.2.5 设置分析类型 127 8.2.6 边界条件 128 8.2.7 初始条件 133 8.2.8 求解控制 133 8.2.9 输出控制 133 8.2.10 计算求解 134 8.2.11 结果后处理 135 8.3 本章小结 138 第9章 内部流动分析实例 139 9.1 圆管内气体的流动 139 9.1.1 案例介绍 139 9.1.2 启动CFX并建立分析项目 139 9.1.3 导入网格 140 9.1.4 边界条件 140 9.1.5 初始条件 143 9.1.6 求解控制 143 9.1.7 计算求解 143 9.1.8 结果后处理 145 9.2 静态混合器内水的流动 147 9.2.1 案例介绍 147 9.2.2 启动CFX并建立分析项目 147 9.2.3 导入网格 148 9.2.4 边界条件 148 9.2.5 初始条件 152 9.2.6 求解控制 152 9.2.7 计算求解 152 9.2.8 结果后处理 154 9.3 本章小结 157 第10章 外部流动分析实例 158 10.1 钝体绕流 158 10.1.1 案例介绍 158 10.1.2 启动CFX并建立分析项目 158 10.1.3 导入网格 159 10.1.4 边界条件 159 10.1.5 初始条件 164 10.1.6 求解控制 164 10.1.7 计算求解 165 10.1.8 结果后处理 167 10.2 机翼超音速流动 172 10.2.1 案例介绍 173 10.2.2 启动CFX并建立分析项目 173 10.2.3 导入网格 173 10.2.4 边界条件 174 10.2.5 初始条件 179 10.2.6 求解控制 179 10.2.7 计算求解 180 10.2.8 结果后处理 181 10.3 本章小结 183 第11章 多相流分析实例 184 11.1 自由表面流动 184 11.1.1 案例介绍 184 11.1.2 启动CFX并建立分析项目 185 11.1.3 导入网格 185 11.1.4 导入表达式 185 11.1.5 边界条件 186 11.1.6 初始条件 191 11.1.7 自适应网格设置 192 11.1.8 求解控制 193 11.1.9 计算求解 193 11.1.10 结果后处理 195 11.2 混合容器内多相流动 199 11.2.1 案例介绍 199 11.2.2 启动CFX并建立分析项目 199 11.2.3 导入网格 200 11.2.4 边界条件 201 11.2.5 初始条件 215 11.2.6 求解控制 216 11.2.7 计算求解 217 11.2.8 结果后处理 218 11.3 本章小结 220 第12章 空调通风和传热流动分析实例 221 12.1 空调通风 221 12.1.1 案例介绍 221 12.1.2 启动CFX并建立分析项目 222 12.1.3 导入网格 222 12.1.4 导入CCL文件 223 12.1.5 编译Fortune子程序 223 12.1.6 设置CEL程序 224 12.1.7 设置分析类型 224 12.1.8 边界条件 224 12.1.9 初始条件 229 12.1.10 求解控制 230 12.1.11 输出控制 230 12.1.12 计算求解 231 12.1.13 结果后处理 232 12.2 传热流动分析 235 12.2.1 案例介绍 235 12.2.2 启动CFX并建立分析项目 235 12.2.3 导入网格 235 12.2.4 编辑物质属性 236 12.2.5 边界条件 237 12.2.6 求解控制 244 12.2.7 计算求解 244 12.2.8 结果后处理 246 12.3 本章小结 249 第13章 多孔介质和气固两相分析实例 250 13.1 催化转换器内多孔介质流动 250 13.1.1 案例介绍 250 13.1.2 启动CFX并建立分析项目 251 13.1.3 导入CCL文件 251 13.1.4 导入网格 252 13.1.5 边界条件 254 13.1.6 初始条件 261 13.1.7 求解控制 261 13.1.8 离散化设置 262 13.1.9 计算求解 262 13.1.10 结果后处理 263 13.2 气升式反应器内气固两相流动 268 13.2.1 案例介绍 268 13.2.2 启动CFX并建立分析项目 269 13.2.3 导入网格 269 13.2.4 边界条件 270 13.2.5 初始条件 277 13.2.6 求解控制 278 13.2.7 计算求解 279 13.2.8 结果后处理 280 13.3 本章小结 282 第14章 化学反应分析实例 283 14.1 室内甲烷燃烧模拟 283 14.1.1 案例介绍 283 14.1.2 启动CFX并建立分析项目 283 14.1.3 导入网格 284 14.1.4 反应混合物属性 284 14.1.5 边界条件 285 14.1.6 初始条件 290 14.1.7 求解控制 291 14.1.8 计算求解 291 14.1.9 结果后处理 293 14.2 煤粉燃烧 296 14.2.1 案例介绍 297 14.2.2 启动CFX并建立分析项目 297 14.2.3 导入网格 297 14.2.4 导入CCL文件 298 14.2.5 边界条件 298 14.2.6 初始条件 308 14.2.7 求解控制 309 14.2.8 计算求解 310 14.2.9 结果后处理 311 14.3 旋转炉煤粉燃烧 313 14.3.1 项目导入 313 14.3.2 修改边界条件 313 14.3.3 计算求解 314 14.3.4 结果后处理 314 14.4 旋转炉煤粉燃烧生成NO模拟 315 14.4.1 项目导入 315 14.4.2 修改边界条件 316 14.4.3 计算求解 316 14.4.4 结果后处理 316 14.5 本章小结 317 第15章 动网格分析实例 318 15.1 球阀流动 318 15.1.1 案例介绍 318 15.1.2 启动CFX并建立分析项目 318 15.1.3 导入网格 319 15.1.4 设置分析类型 319 15.1.5 边界条件 320 15.1.6 初始条件 327 15.1.7 求解控制 327 15.1.8 输出控制 328 15.1.9 计算求解 328 15.1.10 结果后处理 330 15.2 浮标运动分析 334 15.2.1 案例介绍 334 15.2.2 启动CFX并建立分析项目 334 15.2.3 导入网格 334 15.2.4 导入表达式 335 15.2.5 设置分析类型 335 15.2.6 边界条件 336 15.2.7 初始条件 343 15.2.8 求解控制 344 15.2.9 输出控制 344 15.2.10 计算求解 345 15.2.11 结果后处理 347 15.3 本章小结 348 第16章 CFX在Workbench中的应用实例 349 16.1 圆管内气体的流动 349 16.1.1 案例介绍 349 16.1.2 启动Workbench并建立分析项目 349 16.1.3 导入几何体 350 16.1.4 划分网格 351 16.1.5 边界条件 353 16.1.6 初始条件 355 16.1.7 求解控制 355 16.1.8 计算求解 356 16.1.9 结果后处理 357 16.1.10 保存与退出 359 16.2 三通内气体的流动 359 16.2.1 案例介绍 359 16.2.2 启动Workbench并建立分析项目 360 16.2.3 导入几何体 360 16.2.4 划分网格 361 16.2.5 边界条件 364 16.2.6 初始条件 366 16.2.7 求解控制 367 16.2.8 计算求解 367 16.2.9 结果后处理 368 16.2.10 保存与退出 370 16.3 本章小结 370 参考文献 371